二極管伏安特性曲線的測定

1、實(shí)驗(yàn)四二極管伏安特性曲線的測定【一】實(shí)驗(yàn)?zāi)康碾娐分杏懈鞣N電學(xué)元件，如碳膜電阻、線繞電阻、晶體二極管和三極管、光敏和熱敏元件等。人們常需要了解它們的伏安特性，以便正確的選用它們。通常以電壓為橫坐標(biāo)，電流為縱坐標(biāo)作出元件的電壓一電流關(guān)系曲線，叫做該元件的伏安特性曲線。如果元件的伏安特性曲線是一條直線，說明通過元件的電流與元件兩端的電壓成正比，則稱該元件為線性元件（例如碳膜電阻）；如果元件的伏安特性曲線不是直線，則稱其為非線性元件（例如晶體二極管、三極管）。本實(shí)驗(yàn)通過測量二極管的伏安特性曲線，了解二極管的單向?qū)щ娦缘膶?shí)質(zhì)?！径繉?shí)驗(yàn)原理晶體二極管是常見的非線性元件，其伏安特性曲線如圖1所示。當(dāng)對晶體

2、二極管加上正向偏置電壓，則有正向電流流過二極管，且隨正向偏置電壓的增大而增大。開始電流隨電壓變化較慢，而當(dāng)正向偏壓增到接近二極管的導(dǎo)通電壓（錯(cuò)二極管為0.2左右，硅二極管為0.7左右時(shí)），電流明顯變化。在導(dǎo)通后，電壓變化少許，電流就會急劇變化。當(dāng)加反向偏置電壓時(shí)，二極管處于截止?fàn)顟B(tài)，但不是完全沒有電流，而是有很小的反向電流。該反向電流隨反向偏置電壓增加得很慢，但當(dāng)反向偏置電壓增至該二極管的擊穿電壓時(shí)，電流劇增，二極管PN結(jié)被反向擊穿。定電流；當(dāng)反向截止時(shí)，更要注意加在該管的反向偏置電壓應(yīng)小于其反向擊穿電壓。但是,穩(wěn)壓二極管卻利用二極管的反向擊穿特性而恰恰工作于反向擊穿狀態(tài)。本實(shí)驗(yàn)用伏安法測定二

3、極管的伏安特性，測量電路如圖2所示。測定二極管的電壓與電流時(shí)，電壓表與電流表有兩種不同的接法。如圖2,電壓表接A、D兩端叫做電流表外接；電壓表接A、D端叫做電流表內(nèi)接。電流表外接時(shí)，其讀數(shù)為流過二極管的電流ID與流過電壓表電流IV之和，即測得的電流偏大；電流表內(nèi)接時(shí)，電壓表讀數(shù)為二極管電壓VD與電流表電壓VA之和，即測得的電壓偏大。因此，這兩種接法都有測量誤差。這種由于電表接入電路而引起的測量誤差叫做接入誤差。接入誤差是系統(tǒng)誤差，只要知道電壓表的內(nèi)阻RV或電流表的內(nèi)阻RA,就可以把接法造成的測量誤差算出來，然后選用測量誤差較小的那種接法。電流表外接，造成的電流測量誤差為：1D1VRD1D1DR

4、V電流表內(nèi)接，造成的電壓測量誤差為:VDVARAVDVDRD其中RD、RV、RA、分別是二極管的內(nèi)阻，電壓表的內(nèi)阻和電流表的內(nèi)阻。測量時(shí)究竟選用哪種接法，要看RD、RV、RA的大小而定。顯然，若RD/RVRA/RD應(yīng)選用電流表內(nèi)接，反之則選用電流表外接?！救繉?shí)驗(yàn)裝置直流穩(wěn)壓電源、直流電壓表2個(gè)、直流電流表2個(gè)、滑線變阻器、待測二極管、開關(guān)、導(dǎo)線等。注意事項(xiàng)：1 .為保護(hù)直流穩(wěn)壓電源，接通或斷開電源前均需先使其輸出為零；對輸出調(diào)節(jié)旋鈕的調(diào)節(jié)必須輕而緩慢。2 .更換測量內(nèi)容前，必須使電源輸出為零，然后再逐步增加至需要值，以免損壞元件。3 .測定2AP型錯(cuò)二極管的正、反向伏安特性曲線時(shí)，注意正向電

5、流不要超過20mA,反向電壓不要超過25V。4 .開始實(shí)驗(yàn)時(shí)，作為分壓器的滑線變阻器的滑動觸頭C應(yīng)置于使輸出電壓為最小值處。【四】實(shí)驗(yàn)內(nèi)容二極管一般工作在正向?qū)ɑ蚍聪蚪刂範(fàn)顟B(tài)。當(dāng)正向?qū)〞r(shí)，注意不要超過其規(guī)定的額一、必做內(nèi)容1 .確定電流表的接法，參照圖1,選取測量二極管正向伏安特性和反向特性時(shí)所用的電壓表和電流表的量程。在該電表上查與所選量程相應(yīng)的內(nèi)阻RV和RA值。因二極管的正、反向電阻都隨外加電壓而變化，只能給出一大致的數(shù)值，在正常使用范圍內(nèi)，對2AP型二極管，正向時(shí)RD可取1000,反向時(shí)取100K。由所選用的RD、RV、RA值用判定式確定電流表的接法。2 .按照所選用的正確接法接線，

6、測定2AP型錯(cuò)二極管的正、反向伏安特性曲線。測正向特性時(shí)，電源電壓可取3伏；測反向特性時(shí)，電源電壓可取20伏。滑動一下滑線變阻器的滑動觸頭，看一看電壓和電流的大致變化范圍，以及電表的選擇是否合適。3.電壓與電流均從零開始測量，然后讓滑線變阻器的滑動觸頭C點(diǎn)向輸出電壓增大方向緩緩移動，按照電壓和電流的實(shí)際變化范圍選取數(shù)據(jù)點(diǎn)，記下電流表和電壓表讀數(shù)（不要超過二極管額定值）。對正向及反向的ID-VD關(guān)系都要測10個(gè)以上的點(diǎn)，并注意在曲線的彎曲部分，點(diǎn)應(yīng)密些，在平直部分，點(diǎn)可稀些。4 .自擬表格記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用毫米方格紙作2AP型二極管的正向及反向伏安特性曲線。因正、反向電壓電流相差很大，作圖時(shí)可選用不同單位。二、選做內(nèi)容1 .已知加在燈泡上的電壓與通過燈絲的電流之間的關(guān)系為1KUn型，其中K,n是與燈泡有關(guān)的常數(shù)，試通過實(shí)驗(yàn)確定K和n,得出I隨U變化的經(jīng)驗(yàn)公式。注意：小燈泡的工作電壓不超過6伏。2 .分別用內(nèi)接法和外接法來測定二極管的正向伏安特性曲線，并畫在同一坐標(biāo)系中進(jìn)行比較，然后對兩種方法所得結(jié)果都進(jìn)行修正，再做比較。思考題伏安特性曲線的斜率的物理意義是什么？用伏安法測二極管特性曲線產(chǎn)生的誤差屬什么性質(zhì)的誤差？為何會產(chǎn)生這種誤差？能否消除或作修正？方法如何？在測定二極管反向特性時(shí)， 有同學(xué)發(fā)現(xiàn)所加電壓還