实验六非线性伏安特性曲线的研究

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1、实验六非线性伏安特性曲线的研究【实验目的】1、熟悉电学基本仪器使用方法，电路的连接，仪器的选择；2、通过电阻元件、半导体二极管、钨丝灯泡等电学元件的伏安特性测量。学会合理配接电压表和电流表，才能使测量误差最小，初步学习实验方案设计。3、掌握电子元件非线性特点，熟悉掌握电子元件伏安特性的测试技巧；4、学会用作图法处理实验数据。【实验仪器】　　DH6102型伏安特性实验仪【实验原理】当一个元件两端加上电压，元件内有电流通过时，若一个元件两端的电压与通过它的电流成比例，则伏安特性曲线为一条直线，这类元件称为线性元件。若元件两端的电压与通过它的电流不成比例，则伏安特性曲线不再是直线，而

2、是一条曲线，这类元件称为非线性元件。根据欧姆定律，电阻R、电压U、电流I,有如下关系：（3-6-1）由电压表和电流表的示值U和I计算可得到待测元件Rx的阻值。但非线性元件的R是一个变量，因此分析它的阻值必须指出其工作电压（或电流）。非线性元件的电阻有两种方法表示，一种称为静态电阻（或称为直流电阻），用表示；另一种称为动态电阻用表示，它等于工作点附近的电压改变量与电流改变量之比。动态电阻可通过伏安曲线求出，如图3所示，图中Q点的静态电阻,动态电阻。图3-6-1非线性元件的伏安特性曲线测量伏安特性时，受电压表、电流表内阻接入影响会引入一定的系统误差，通常采用图七所示的两种线路。图5

3、（a）为电流表的内接法，图5（b）为电流表的外接法。ARRAAVVV(a)内接法(b)外接法图3-6-2测电阻的线路但是，由于电表有内阻，无论采用内接法还是外接法，均会给测量带来系统误差。当R＞时，用内接法系统误差小。当R＜时，用外接法系统误差小。当R=时，两种接法可任意选用。因此，通常只在对电阻值的测量精确度要求不高时，才使用伏安法，并且还要根据电表的内阻RA、RV和待测电阻值的大小来合理选择测量线路。测定元件的伏安特性曲线与测量元件的电阻一样，也存在着用电流表内接还是外接的问题，我们也应根据待测元件电阻的大小，适当地选择电表和接法，减小系统误差，使测出的伏安特性曲线尽可能符

4、合实际。1、半导体二极管半导体二极管是一种常用的非线性元件,由P型、N型半导体材料制成PN结，经欧姆接触引出电极，封装而成。在电路中用图3-6-3(a)符号表示，两个电极分别为正极、负极。二极管的主要特点是单向导电性，其伏安特性曲线如图3-6-3(b)所示，其特点是：在正向电流和反向电压较小时，电流较小，当正向电压加大到某一数值UD时，正向电流明显增大，将此段直线反向延长与横轴向交，交点UD称为正向导通阈值电压。正向导通后，锗管的正向电压降为0.2-0.3V,硅管为0.6-0.8V。在反向电压较大时，电流趋近极限值-Is,Is为反向饱和电流；在反向电压超过某一数值-Ub时，电流

5、急剧增大，这种情况称为击穿，Ub为击穿电压。图3-6-3（b）图3-6-4(b)图3-6-3，图3-6-4普通二极管和稳压二极管的符号（a）和伏安特性（b）二极管的主要参数：最大整流电流If,即二极管正常工作时允许通过的最大正向平均电流；最大反向电压Ub,一般为反向击穿电压的一半；反向电流Ir是反向饱和电流的额定值。由于二极管具有单向导电性，它在电子电路中得到了广泛应用，常用于整流、检波、限幅、元件保护以及在数字电路中作为开关元件等。2、稳压二极管稳压二极管是一种特殊的硅二极管,表示符号如图5(a);其伏安特性曲线如图5(b)，在反向击穿区一个很宽的电流区间，伏安曲线徒直，此直

6、线反向与横轴相交于Uw。与一般二极管不同，普通二极管击穿后电流急剧增大，电流超过极限值-Is，二极管被烧毁。稳压二极管的反向击穿是可逆的，去掉反向电压，稳压管又恢复正常，但如果反向电流超过允许范围，稳压管同样会因热击穿而烧毁。故正常工作时要根据稳压二极管的允许工作电流来设定其工作电流。稳压管常用在稳压、恒流等电路中。稳压管的主要参数：稳定电压Uw、动态电阻rD(rD越小,稳压性能越好）、最小稳压电流Imin、最大稳压电流Imax、最大耗散功率Pmax。2CW56属硅半导体稳压二极管，其正向伏安特性类似于1N4007型二极管，其反向特性变化甚大。当2CW56二端电压反向偏置，其电

7、阻值很大，反向电流极小，据手册资料称其值≤0.5。随着反向偏置电压的进一步增加，大约到7－8.8V时，出现了反向击穿（有意掺杂而成），产生雪崩效应，其电流迅速增加，电压稍许变化，将引起电流巨大变化。只要在线路中，对“雪崩”产生的电流进行有效的限流措施，其电流有小许一些变化，二极管二端电压仍然是稳定的（变化很小）。这就是稳压二极管的使用基础，3、钨丝灯特性描述实验仪用灯泡中钨丝和家用白织灯泡中钨丝同属一种材料，但丝的粗细和长短不同，就做成了不同规格的灯泡。只要控制好两端电压，使用就是安全的，金