电子元件的伏安特性测量

电子元（器）件的伏安特性测量实验者：张小千

同组人：于凯

一、实验目的1、掌握电流表“内接法”、“外接法”的运用方法2、利用Origion软件绘制电阻的伏安特性曲线二、实验器材FB321伏安特性实验仪三、实验原理1、伏安曲线如果电子元件的特性可以用加在该元件两端的电压U和流过该元件的电流I之间的函数关系I=f（U）来表示，以电流为横坐标，电压为纵坐标，绘制I-U曲线，该曲线称为该电子元件的伏安特性曲线。纯电阻在电流较小、温度不变的情况下，电阻R是定值，本实验利用电阻研究电子元件的伏安特性。纯电阻成立欧姆定律U=IR，或者I二U/R，U与I是线性关系，其伏安特性曲线是一条过原点的直线，如图一所示，斜率是电阻的倒数。而实际应用的电子元件受各种因素的影响，其伏安特性曲线大多不是直线。如图二小灯泡的伏安曲线，电流和电压是非线性关系，它反映的是灯泡电阻随温度的变化2、测量伏安曲线的方法在给定的电流下测出此时流过电阻的电压，然后绘制电阻的U-I曲线，由于该实验只用到电流表、电压表，因此称为伏安法。因为现实中的电流表和电压表都有内阻，那么就要考虑二者如何与电阻连接。基本连接方法有“内接法”、“外接法”见下图4、图5,残aE4B«IDILW®2小灯池的伏安莉性曲绶为被测元件。图三中电流表测得流过直工的实际电流，但电压表测得的是流过电流表和RaE4B«IDILW®2小灯池的伏安莉性曲绶图斗电流表内接法股伏安牌线图s电施表外接法戊伏安曲我从而我们得知，利用电流表和电压表测量电子元件的伏安特性曲线，存在系统误差，切二且误差无法避免。在实际测量中，如果电压表的内阻耳远远大于被测元件的电阻止亶，采用“外接法”；如果被测元件的电阻直汗远远大于电流表电阻与，采用“内接法”。四、实验内容测量定值电阻的伏安特性曲线。1、图6、图7是FB321实验仪各部分电路和电流表“内接法”、“外接法”的使用原理。调节电源的输出电压和限流电阻的数值，使得电流表的数值为1mA、2mA、3mA、4mA、5mA、6mA、7mA、8mA、9mA、10mA，并依次记录相应电流下加在定值电阻上的电压数值。在“内接法”、“外接法”下分别记录以上测量数据。kKMXI时帮，k|1)wlfKI»|Q圈6kKMXI时帮，k|1)wlfKI»|Q圈6电流表内接法电路图7电流衮外接法电玮五、数据处理1、计算电流表内阻七被测电阻为10^的电阻“内接法”“外接法”分别测得数据见下表

I/(A)U/V0.001020.02010.002040.04050.003030.06020.004020.07990.005010.09940.006050.12020.007010.13930.008020.15930.009090.18050.010020.199表二测量10口电阻伏安特性外接法电流表20mA电压表2VI/(A)U/V0.001030.010.002050.020.003010.02940.004020.03920.005080.04960.006060.05920.007090.06930.00810.07920.009040.08840.01010.0987利用Origion，用线性函数分别拟合以上数据，得到两个拟合函数，见下图7左上角函数式，利用两个式子的斜率可以得到电流表、电压表和待测电阻的信息。0.2210.20-0.18"Y=-7.03493E-5+19.86739X■A•C-PolynomialFitofData1_CPolynomialFitof0.2210.20-0.18"Y=-7.03493E-5+19.86739X■A•C-PolynomialFitofData1_CPolynomialFitofData1AX0.160.140.120.10-0.080.060.04Y=-5.00674E-5+9.78188X0.00l0.0000.020.0020.0040.006XAxisTitle0.0080.010两种接法的伏安曲线（未修正）有了斜率可以建立下列关系式:直汗+弓二19.867399.78188由于&由，因此直亶二9.782"所以七=10.0802、修正所测得的伏安曲线有了电流表内阻的为的数值，可以求得伏安法“内接法”修正后加在电阻上的电压％=1-4-七，作％-匕曲线，见图8，此图与未加修正的“外接法”伏安特性曲线高度重合，这说明在满足&远远大于正里时，“外接法”有足够的测量精度。AG0.10eltiTsixAY=-7.03493E-5+9.78188X0.080.060.040.02PolynomialFitofData1_G###0.000.0000.0020.0040.0060.0080.010XAxisTitle两种接法的伏安曲线（已修正）六