HLD-DZC-III型电阻元件V-A测量实验仪

1、南京恒立达htt P：/ E-mail:地址:HLD-DZCJII 型电阻元件V-A特性测量实验仪（实验指导及操作说明书）南京恒立达光电有限公司 江苏慧硕科教仪器有限公司南京市雨花区安德门大街 46号邮编：210012H H ENGLIDAENGLIDA电话真京恒立达htt P：/ E-mail:1电阻元件V-A特性测量实验仪、【概述】:电阻、二极管、稳压管、灯泡、发光二极管等是常用的电子元件，其伏安 特性是很重要的电学参数。利用欧姆定律测导体电阻的方法称伏安法。为了研究材料的导电性，通常做出伏安特性曲线，了解它的电压和电流的 关系，伏安

2、特性曲线为直线的元件称为线性元件，伏安特性曲线不是直线的元 件称为非线性元件。这两种元件电阻特性都可用伏安法测量。二、【实验目的】：1 1测量电阻元件伏安特性测定方法。2 2测量晶体二极管的正向导电特性。3 3、测定稳压二极管的伏安特性。4 4、测量灯泡的伏安特性。5 5、测量发光二极管(LED)(LED)的伏安特性。三、【实验原理】:1.1.电学元件的伏安特性在某一电学元件两端加上直流电压，在元件内就会有电流通过，通过元件 的电流与端电压之间的关系称为电学元件的伏安特性。在欧姆定律U =1 式中，电压U U的单位为伏特，电流I I的单位为安培，电阻R R的单位为欧姆。一般 以电压为横坐标和电

3、流为纵坐标作出元件的电压一电流关系曲线，称为该元件 的伏安特性曲线。2b电流表外接(4-1)(4-1)对于碳膜电阻、金属膜电阻、线绕电阻等电学元件，在通常情况下，通过 元件的电流与加在元件两端的电压成正比关系变化，即其伏安特性曲线为一直 线。这类元件称为线性元件，如图 4-14-1所示。至于半导体二极管、稳压管等元 件，通过元件的电流与加在元件两端的电压不成线性关系变化，其伏安特性为 一曲线。这类元件称为非线性元件，如图4-24-2所示为某非线性元件的伏安特性。在设计测量电学元件伏安特性的线路时，必须了解待测元件的规格，使加 在它上面的电压和通过的电流均不超过额定值。此外，还必须了解测量时所需

4、 其它仪器的规格( (如电源、电压表、电流表、滑线变阻器等的规格 ) )，也不得超 过其量程或使用范围。根据这些条件所设计的线路，可以将测量误差减到最小。2.2.实验线路的比较与选择a电流表内接I图4-3电流表的内、外接线路在测量电阻R的伏安特性的线路中，常有两种接法，即图 4-34-3 (a)(a)中电流表 内接法和图4-4-3 3 (b)(b)中电流表外接法。电压表和电流表都有一定的内阻( (分别设为 R Rv和RA)。简化处理时直接用电压表读数U除以电流表读数I来得到被测电阻 值R，即R = U /1，这样会引进一定的系统性误差。当电流表内接时，电压表读数比电阻端电压值大，即有U U =

5、R+RAI需要对其进行修正，即：R 十-RA当电流表外接时，电流表读数比电阻 R R中流过的电流大，这时应有I 1丄1=十3U RxRv需要对其进行修正，即:( (4-2)4-2)在(4-1)(4-1)式和(4-2(4-2) )式中，RA和R Rv分别代表安培表和伏特表的内阻。比较电 流表的内接法和外接法，显然，如果简单地用 U/IU/I值作为被测电阻值，电流表 内接法的结果偏大，而电流表外接法的结果偏小，都有一定的系统性误差。在 需要作这样简化处理的实验场合，为了减少上述系统性误差，测量电阻的线路 方案可以粗略地按下列办法来选择：(1)(1) 当RRRRv，且R较RA大得不多时，宜选用电流表

6、外接；(2)(2) 当RRA，且R和R Rv相差不多时，宜选用电流表内接；(3)(3) 当RRA，且RRRRv时，贝U必须先用电流表内接法和外接法测量， 然后再比较电流表的读数变化大还是电压表的读数变化大，根据比较结果再决 定采用内接法还是外接法，。(二)二极管V-A特性晶体二极管又叫半导体二极管，半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间。如果在纯净半导体中掺入微量其他元素，其导电性能会有成千上万倍的增长。 半导体可分为两种类型，一种是杂质掺入到半导体中会产生许多带负电的电子, 这种半导体叫N N型半导体；另一种是杂质加到半导体中会产生许多缺少电子的 空穴，这种半导体叫P P型半导体。为了弄清在纯

7、净半导体中掺入杂质，其导电 性能大大提高的原因，我们来看一下半导体的结构。纯净半导体材料(如硅、锗)，其原子结构的共同特点是最外层的价电子数为4 4个。当将硅、锗半导体材料制成单晶体后，原子的排列由杂乱无序的状态变 成非常整齐的状态，原子间的距离是相等的，约为2.52.5X1010-4卩m m。每个原子最外层的电子不仅受自身原子核的束缚， 而且还与周围的4 4个原子发生联系，形成 共价键结构。在热激发状态下，少数共有电子脱离原子核的束缚成为自由电子, 在共价键位置上留下一个空穴，附近的共有电子很容易移动过来填补空穴位置, 从现象和效果上看，就像一个带正电的空穴在移动。因此在纯净半导体中，不 4

8、仅有电子载流子，还有空穴载流子。在单晶半导体中这种载流子数量很少，导 电能力较差。如果我们在硅单晶中掺入三价硼元素，由硼原子和周围的8 8个硅原 子形成共价键结构，就多出一个空穴，得到 P P型半导体。在硅单晶中掺杂五价 磷元素，磷原子最外层5 5个电子中有4 4个电子与周围的8 8个硅原子的外层电子组成共价键结构，多出的一个电子成为自由电子，形成N N型半导体。可见，半导体 中掺入杂质后其载流子数量大大增加，导电能力也就大大提高了。晶体二极管是由两种不同导电性能的 P P型和N N型半导体结合形成PNPN结所构 成的，正极由P P型半导体引出，负极由N N型半导体引出，其结构和表示方法如图

9、2 2所示。图2 2二极管的结构和表示方法 关于PNPN结的形成和导电性能可做如下解释。由于P P区中空穴浓度大，空穴由P P区向N N区扩散；而N N区中自由电子浓度大, 自由电子就由N N区向P P区扩散。在P P区和N N区交界面上形成一个带正负电荷的薄 层，称为PNPN结。这个薄层内正负电荷形成一个内电场，其方向恰好与载流子扩 散方向相反。当扩散作用和内电场作用平衡时，P P区中空穴和N N区中自由电子不 再减少，带电薄层不再增加，达到动态平衡，我们称带电薄层为耗尽层，厚度 约为几十微米。当PNPN结加正向电压时（P P接电源正，N N接电源负），外电场与内电场方向相 反，耗尽层变薄，

10、载流子可顺利通过 PNPN结，形成较大电流，故PNPN结正向导电 时，电阻很小，如图3 3所示。当PNPN结加反向电压时，外电场与内电场方向相同,5（在耗尽层变厚，载流子很难通过耗尽层，反向电流较小，反向电阻很大，二极管 反向电压在一定范围内电流不变化。晶体二极管的正反向伏安特曲线，电流、电压具有非线性关系，各点电阻均不相同，具有这种性质的电阻称为非线性电阻。（测量电路中为整流二极管）（三）稳压管的稳压特性稳压管实质上就是一个面结型硅二极管，它具有陡峭的反向击穿特性，工 作在反向击穿状态。在制造稳压管时，使它具有击穿特性，稳压管电路中串电 流电阻，使稳压管击穿后电流不超过允许的数值，因此，击穿

11、状态可以长期继 续，并能很好的重复工作而不导致损坏。稳压管的伏安特性曲线如图4 4所示。它的正向特性与普通硅二极管一样,反向击穿特性较陡。当反向电压增大到击穿电压以后，稳压管进入击穿状态 曲线的ABAB段）虽然反向电流在很大的范围变化， 但它的两端电压变化很小,本恒定。利用稳压管这一特性，可以达到稳压的目的。60 20V （连续可调）输出电压调节：分粗调、细调、配合0 200mA220V 10%,50Hz，耗电 10001000。，（0 01010） 1001000 0和（0 01010） xo oo o三位可变 电阻开关盘构成，三、 电压表满量程电压：表头最大显示： 各量程内阻值：四、电流表

12、；表头参数1 1）满量程电流：200PA、2mA、20mA、200mA，量程变换由调节转换 开关完成。2 2）各量程内阻：见表2 23 3）表头最大显示：19991999表二 电流表个量程内阻值电流表量程200 4A2 mA20mA200mA电流表内阻10000100010Q1Q电压表量程2V20V电压表内阻1MQ10MQ见表一 表一电压表各量程内阻值75 5、实验仪:2345F : I应1291110图5 5电阻元件伏安特性实验仪整机面件图678 a一3厂肓.M 1 V） 11 （ r ： ； rliffl yi.ft .A 特ft5” 訐1D 氏* ir /| W 氏订界*醸科卿12 3

13、*13、电压表：2V2V、20V20V电流表：200 4A 2mA、待测电阻：1KO、2W待测二极管:IN4007待测稳压管:6.3V待测灯泡12V、0.1A待测发光二极管备用接口:可外接待测元件限流电阻：200 Q1 1、2 2、4、5、6、7、89、10、电源开关20mA、 200mA11、电阻箱:（0 01010） XOOOOOOO O , （0 01010） 100100。和（0 01010） 10100 012、直流稳压电源：0-20V输出电压调节：分粗调、细调、89关。依次调节直流稳压电源的输出电压为表1-11-1中所列数值。并将相对应的电流E0-15V0-15VR = iKn-0

14、-02 2、电流表内接法五、【实验步骤及数据】：1.测定电阻的伏安特性本实验在电阻元件V-AV-A特性测量实验仪上进行，按图6 6接好线路（分电流表内外 接法和电流表内接法）。经检查无误后. .先将直流稳压电源的输出电压旋钮逆时针旋转，确保打开直流稳压电源后的输出电压在 0V0V左右，然后再打开电源的开值记录在表中。-0-01 1、电流表外接法表1-11-1、1K1KQ电阻器伏安特性测试数据表电流表内接测试电流表外接测试U（ V）I (mARx直算值（k Q）Rx修正值（k Q ）U (V)I (mARx直算值（k Q ）Rx修正值（k Q）2.002.004.004.006.006.008.

15、008.0010.0010.0012.0012.00电压档位20V电流档位20mA+102V2V (y)(y)14.0014.00注：如选着其他电阻，应选着正确量程2.测定二极管的伏安特性本实验在电阻元件V-AV-A特性测量实验仪上进行，按图7 7接好线路经检查无误后. .先将直流稳压电源的输出电压旋钮逆时针旋转，确保打开直流稳压电源后的输 出电压在0V0V左右，然后再打开电源的开关。依次调节直流稳压电源的输出电压 为表1-1-2 2中所列数值。并将相对应的电流值记录在表中。+00 01 1 V V1-21-2、二极管伏安特性测试数据表数据处理要求：按上表数据进行等精度作图，画出二极管正向伏安

16、特性曲线。3.测定稳压极管的伏安特性序号12345678910电压V00.1000.2000.3000.4000.5000.6000.7000.8000.900电流mA电压档位2V电流档位2mA（正向伏安特性）111 1、稳压管正向伏安特性2 2、稳压管反向伏安特性本实验在电阻元件V-AV-A特性测量实验仪上进行，按图8 8接好线路经检查无误后. .先将直流稳压电源的输出电压旋钮逆时针旋转，确保打开直流稳压电源后的输出电压在0V0V左右，然后再打开电源的开关。依次调节直流稳压电源的输出电压为表1-31-3中所列数值。并将相对应的电流值记录在表中。1-3、稳压管伏安特性测试数据表数据处理要求：按

17、上表数据进行等精度作图，画出二极管正向伏安特性曲线。2、电压档位20V电流档位20mA（反向伏安特性）序号123456789101112电压01.002.003.004.005.006.006.26.46.678序号12345678910电压V00.10.20.30.40.50.60.70.80.9电流mA1、电压档位2V电流档位2 mA（正向伏安特性）12+0+00 02 24.测定发光二极管的伏安特性本实验在电阻元件V-AV-A特性测量实验仪上进行，按图9 9接好线路经检查无误后. .先将直流稳压电源的输出电压旋钮逆时针旋转，确保打开直流稳压电源后的输出电压在0V0V左右，然后再打开电源的

18、开关。依次调节直流稳压电源的输出电压为表1-41-4中所列数值。并将相对应的电流值记录在表中。2ov（y）1-4、发光二极管伏安特性测试数据表序号12345678910电压V00.501.001.502.002.503.003.504.00电流电压档位20V电流档位20mA（正向伏安特性）按上表数据进行等精度作图，画出二极管反向伏安特性曲线。13mA数据处理要求：按上表数据进行等精度作图，画出发光二极管正向伏安特性曲线。5.测定灯泡的伏安特性本实验在电阻元件V-AV-A特性测量实验仪上进行，按图1010接好线路经检查无误后. .先将直流稳压电源的输出电压旋钮逆时针旋转，确保打开直流稳压电源后的输 出电压在0V0V左右，然后再打开电源的开关。依次调节直流稳压电源的输出电压 为表1-1-5 5中所列数值。并将相