电路元件伏安特性的测绘

1、实验目的1. 学会识别常用电路元件的方法。2. 掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的测绘3. 掌握实验台上直流电工仪表和设备的使用方法。二、原理说明任何一个二端元件的特性可用该元件上的端电压U与通过该元件 的电流I之间的函数关系I二f( U)来表示，即用I -U平面上的一条曲线 来表征，这条曲线称为该元件的伏安特性曲线。1. 线性电阻器的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，如图2-5 中a所示，该直线的斜率等于该电阻器的电阻值。2. 一般的白炽灯在工作时灯丝处于高温状态， 其灯丝电阻随着温度 的升高而增大，通过白炽灯的电流越大，其温度越高，阻值也越大，一 般灯泡的“冷电阻” 与“热电阻”的

2、阻值可相差几倍至十几倍，所以它 的伏安特性如图2-5中b曲线所示。图2- 5各元件伏安特性曲线3. 一般的半导体二极管是一个非线性电阻元件，其伏安特性如图2-5 中c所示。正向压降很小(一般的锗管约为0.20.3V，硅 管约为0.50.7V）,正向电流随正向压降的升高而急骤上升，而反向电压从零一直增 加到十多至几十伏时，其反向电流增加很小，粗略地可视为零。可见， 二极管具有单向导电性，但反向电压加得过高，超过管子的极限值，则 会导致管子击穿损坏。4. 稳压二极管是一种特殊的半导体二极管，其正向特性与普通二极管 类似，但其反向特性较特别，如图2-5中d所示。在反向电压开始增加 时，其反向电流几乎

3、为零，但当电压增加到某一数值时（称为管子的稳 压值，有各种不同稳压值的稳压管）电流将突然增加，以后它的端电压 将基本维持恒定，当外加的反向电压继续升高时其端电压仅有少量增加。注意：流过二极管或稳压二极管的电流不能超过管子的极限值，否则 管子会被烧坏。三、实验设备表2- 5实验设备序号名称型号与规格数量备注1可调直流稳压电源030V12万用表FM- 47或其他1自备3直流数字毫安表02 00 mA14直流数字电压表0200V15二 极 管IN40071DGJ- 0 56稳压管2CW511DGJ- 0 57白炽 灯1 2V，0. 1A1DGJ- 0 58线性电阻器200 Q，1 KQ / 8W1D

4、GJ- 0 5四、实验内容1. 测定线性电阻器的伏安特性按图2-6接线，调节稳压电源的输出 电压U,从0伏开始缓慢地增加，一直到10V，记下相应的电压表和电流 表的读数Ur、I 。图2-6线性电阻器的伏安特性测定电路图2- 7线性电阻器的伏安特性测定电路 表2- 6线性电阻器的伏安特性实验数据Ur ( V)0246810I ( mA)0. 012. 024. 046. 058. 0710. 092.测定非线性白炽灯泡的伏安特性将图2- 6中的R换成一只12V , 0.1 A的灯泡，重复步骤1。Ul为灯泡的端电压。表2- 7非线性白炽灯泡的伏安特性实验数据Ul ( V)0.0.1234515I

5、( mA)6. 462 0. 72 9. 93 3. 140. 949. 45 6. 2200 Q+uODI N4 00辽TJ-3.测定半导体二极管的伏安特性 按图2- 7接线，R为限流电阻器。 测二极管的正向特性时，其正向电流不得超过35mA，二极管D的正向施 压Ud+可在00.7 5V之间取值。在0. 50. 75V之间应多取几个测量点。 测反向特性时，只需将图2- 7中的二极管D反接，且其反向施压Ud-可达 30V。表2- 8半导体二极管的正向特性实验数据Ud+ ( V)0. 100. 300. 500. 550. 600. 650. 700. 75I ( mA)000. 10. 51.

6、 85. 81 5. 448. 1表2- 9半导体二极管的反向特性实验数据Ud- ( V)0-5-1 0-15-20-25-30I ( mA)00000004. 测定稳压二极管的伏安特性正向特性实验：将图2-7中的二极管换成稳压二极管2CW51，重复实验内容3中的正向测量。Uz +为2CW51的正向施压表2-10稳压二极管的正向特性实验数据Uz+ ( V)0. 10. 30. 50. 60. 650. 70. 75I ( mA)000. 10. 41. 58. 050. 5反向特性实验：将图2-7中的R换成1K Q , 2CW51反接，测量 2CW51的反向特性。稳压电源的输出电压Uo从020

7、V，测量2CW51二端的 电压Uz及电流I ,由Uz可看出其稳压特性。表2-11稳压二极管的反向特性实验数据Uo( V)0246810121 41 61 820Uz ( V)0-1. 76-2. 30 - 2. 53 - 2. 68-2. 80-2. 89-2. 96-3. 03-3. 0 8-3.13I ( mA)0-0. 2-1.8 - 3. 7- 5. 6-7. 6-9. 7-11.7-13. 8-15. 8-1 80五、实验注意事项1. 测二极管正向特性时，稳压电源输出应由小至大逐渐增加， 应时 刻注意电流表读数不得超过35mA。2. 如果要测定2AP9的伏安特性，则正向特性的电压值应

8、取0 , 0.1 0，0.1 3，0.15 ，0. 17，0.1 9，0. 21，0. 24，0.30( V)，反向特性的电压值取 0， 2，4，10(V )。3. 进行不同实验时，应先估算电压和电流值，合理选择仪表的量程， 勿使仪表超量程，仪表的极性亦不可接错。六、思考题1. 线性电阻与非线性电阻的概念是什么？电阻器与二极管的伏安特 性有何区别？电阻值不随电压、电流的变化而变化的电阻称为线性电阻。电阻值随着电压、电流的变化而改变的电阻，称为非线性电阻。电阻器是线性元件，伏安特性为正比例直线.二极管的伏安特性曲线 为一条曲线，在第一象限内类似二次函数过原点的上升曲线，在第三 象限也有类似开口向

9、下的二次函数曲线.其曲线上可以找到反向击穿 电压，正向电压超过一定值时可视为正比例曲线。2. 设某器件伏安特性曲线的函数式为I二f (U)，试问在逐点绘制曲线时，其坐标变量应如何放置？ 水平轴为电流,垂直轴为电压.也有把电压作为水平轴的,比如二极管 的 伏 安 特 性 曲 线 . 先 从 0 点 开 始 , 依 次 增 大 , 最 后 侧 无 穷 点 。3. 稳 压 二 极 管 与 普 通 二 极 管 有 何 区 别 ， 其 用 途 如 何 ？二 极 管 的 主 要 特 性 是 单 向 导 电 性 ，也 就 是 在 正 向 电 压 的 作 用 下 ， 导 通 电 阻 很 小 ；而 在 反 向

10、电 压 作 用 下 导 通 电 阻 极 大 或 无 穷 大 。电 路 中 常把它用在整流方面上。稳压二极管的稳压原理：稳压二极管的特点就是加反向电压击 穿 后 ，其 两 端 的 电 压 基 本 保 持 不 变 。稳 压 二 极 管 用 来 稳 压 或 在 串 联 电 路中作基准电压4. 在 图 2- 7 中 ， 设 U=2V， UD+ =0. 7V ， 则 mA 表 读 数 为 多 少 ？ 读数 I= (2 - 0.7 ) - 20 0 X 1000 =6.5 ( mA)实验结果分析1、电阻器是线性元件,伏安特性为正比例直线。2、白炽灯是非线性元件，伏安特性为斜率不断减少的曲线。3、二 极 管 是 非 线 性 元 件 ，二 极 管 的 伏 安 特 性 曲 线 为 一 条 曲 线 , 在 第 一 象 限 内 类 似 二 次 函 数 过 原 点 的 上 升 曲 线 , 在 第 三 象 限 电 流 一 直 为 零 ， 反 向 不导通。4、