电子元件参数的测定太原理工物理实验

返回2013年9月常用电子元件参数测量

电子元件是组成电路的基本细胞，其质量的优劣直接影响电路系统和整机的性能。电子元件的生产和应用中，都需要对其参数进行测量。本实验采用电学基本器具对电子元件参数进行测量，使同学们掌握电学仪器的使用方法。稳压电路滤波电路实验目的：

1、认识电阻、电容、二极管等电子元件，并掌握其参数测量方法。

2、学习数字式万用表使用方法，利用其测量电阻，电流，电压等。

3、测量稳压二极管的伏安特性曲线。

实验仪器:

1、直流恒压源恒流源DH--VC11台

2、数字式万用表2台

3、DH-SJI物理设计性实验装置

4、电阻、电容、1N4007二极管等

1．电阻的定义导体对电流呈现的阻碍作用称为电阻。

2．电阻的作用电阻是耗能元件，它吸收电能并把电能转换成其它形式的能量。在电路中，电阻主要有分压、分流、负载等作用，用于稳定、调节、控制电压或电流的大小。实验原理与内容一、电阻3.电阻的主要性能参数

电阻的主要性能参数包括：标称阻值与允许偏差、额定功率和温度系数等。

1．标称阻值电阻的标称阻值是指电阻器上所标注的阻值，是电阻生产的规定值。

2.允许偏差(允许误差),标称阻值与实际阻值之间允许的最大偏差范围叫做电阻器的偏差

3.额定功率(标称功率)

指在产品标准规定的大气压和额定温度下，电阻器所允许承受的最大功率。常用的电阻标称（额定）功率有：1/16W、1/8W、1/4W、1/2W、1W、2W、3W、5W、10W、20W等。

4．温度系数温度变化时，引起电阻器的相对变化量称为电阻器的温度系数，用表示。温度系数越小，电阻的温度稳定度越高。温度系数α可正、可负。温度升高，电阻值增大，称该电阻具有正的温度系数；温度升高，电阻值减小，称该电阻具有负的温度系数。电阻名称电阻的性能、特点碳膜电阻稳定性高，噪声低，应用广泛。阻值范围：1Ω～10MΩ。金属膜电阻体积小，稳定性高，噪声低，温度系数小，耐高温，精度高，但脉冲负载稳定性差。阻值范围：1Ω～620MΩ。线绕电阻稳定性高，噪声低，温度系数小，耐高温，精度很高，功率大（可达500W），但高频性能差，体积大，成本高。阻值范围：0.1Ω～5MΩ。金属氧化膜电阻除具有金属膜电阻的特点外，它比金属膜电阻的抗氧化性和热稳定性高，功率大（可达50KW），但阻值范围小，主要用来补充金属膜电阻器的低阻部分。阻值范围：1Ω～200KΩ。合成实芯电阻机械强度高，过负载能力较强，可靠性较高，体积小，但噪声较高大，分布参数（L、C）大，对电压和温度的稳定性差。阻值范围：4.7Ω～22MΩ。合成碳膜电阻电阻阻值变化范围宽，价廉，但噪声大，频率特性差，电压稳定性低，抗湿性差，主要用来制造高压高阻电阻器。阻值范围：10MΩ～106MΩ。线绕电位器稳定性高，噪声低，温度系数小，耐高温，精度很高，功率较大（达25W），但高频性能差，阻值范围小，耐磨性差，分辩力低，适用于高温大功率电路及作精密调节的场合。阻值范围：4.7Ω～100KΩ。合成碳膜电位器稳定性高，噪声低，分辩力高，阻值范围宽，寿命长，体积小，但抗湿性差，滑动噪声大，功率小，该电位器为通用电位器，广泛用于一般电路中。阻值范围：100Ω～4.7MΩ。4.常用电阻的性能特点

电阻可以按制作材料、用途来分类，还分为固定电阻和可调电阻。5、电阻的测量

电阻的测量方法主要有直接读数法、伏安法、欧姆表或万用电表测量法。（1）直接读数法

常用电阻表面有彩色的色环，通过识别色环上的颜色，可以判断出该电阻的阻值。

颜色黑棕红橙黄绿蓝紫灰白金银无色数字0123456789倍率0123456789-1-2误差等级%120.50.20.151020电阻色环颜色所表示的意义四色环电阻（普通电阻）

用A，B，C，D分别表示四个环所代表的数字，那么四色环电阻的阻值为：

例如：某电阻色环颜色顺序为黄、紫、橙、银，则该电阻的阻值为注：第四环表示误差，不计入读数。五色环电阻（精密电阻）

用A，B，C，D分别表示前四个环所代表的数字，

那么五色环电阻的阻值为：

例如：某电阻色环颜色顺序为绿、红、黄、橙、金、则该电阻的阻值为：

注：一般最后一环离前几个环都较远，金色和银色一般来讲是最后一环。五环电阻的读数方法

如何正确的读出五环电阻的第一环：四环电阻的表示精度的色环一般是金或银，一般不会识别错误，而五环电阻则不然，其表示精度的色环有与第一环（有效数字环）相同的颜色，如果读反，识读结果将完全错误。识别第一色环的方法如下：

1、偏差环距其它环较远。

2、偏差环很宽。

3、第一环距端部较近。

4、有效数字环无金、银色。（解释：若从某端环数读起第1、2环有金或银色，则另一端环是第一环。）

5、偏差环无橙、黄色。（解释：若某端环是橙或黄色，则一定是第一环.）

6、试读：一般成品电阻其的阻值不会大于22M。若试读大于22M，则读反。UT52数字型万用电表（2）万用表法测电阻

数字电表按显示位数来划分，可分为三位半、四位半、五位、六位、八位等，位数指能完整地显示数字的最大位数，能显示出0～9这十个数字的称为一个整位，不足的称为半位，如能显示“999999”时，称为六位；最大能显示“0999”或“1999”的称为三位半，半位都是出现在最高位。

使用数字万用表时应注意以下几点：

①正确选择插孔或转换开关的位置，使用万用表测量电压，电流和电阻等交替进行时，一定不要忘记换档。

②正确量程选择要，过量程测量会损坏电表。不同的量程有不同的单位。

③严禁在测量过程中改变量程。

④红、黑表笔应插在符合测量要求的插孔内，并留意插孔旁边的指示数字。UT39E数字型万用电表实验中的具体操作的数据1欧姆电阻测量值为1.2欧姆5.6欧姆电阻测量值为5.8欧姆10欧姆电阻测量值为10.1欧姆1、电容及其作用

由绝缘材料（介质）隔开的两个导体即构成一个电容。电容在电路中主要作用：耦合、旁路、隔直、滤波、移相、延时等。二、电容2、电容的分类：（1）极性电容(电解电容)两个极性不一样长，长的一端为正极“+”，短的一端为负极“-”。电解电容器特点：容量大，但不耐高温，耐压范围有限，容量稳定性差。一般只能工作在低频状态下。（2）无极性电容两个极性一样长。电容器还有瓷介、独石、云母和薄膜电容等类型，其引脚一般没有极性之分，可工作在较高频率的电路中。这些电容器的特点：容量小，在1F以下（单位PF），耐高压，稳定性好。较短的引脚为“-”极。容量和耐压值直接标注在外壳上。电解电容器的容量单位一般使用F。极性电容无极性电容3、电容的测量

（1）直接读数法

极性电容的参数直接读出其它电容器用数码表示法：一般用于小容量电容。电容数值有三位数字，第一，第二位数为有效值，第三位为倍数。单位通常是PF。例如：

101=10×101pF104=10×104pF223=22103pF473=47103pF（2）万用表法测电容

50v10uF电容的测量值1010.1nF电容的测量值104100nF电容的测量值电容的单位：

1F=103mF1mF=103F

1F

=103nF1nF=103pF

1、二极管的特点

二极管由一个PN结、电极引线以及外壳封装构成的。二极管的最大特点是：单向导电性。其主要作用包括：稳压、整流、检波、开关、光/电转换等。二极管以材料、结构、用途来分类

三、二极管2．PN结的工作原理（1）PN结的单向导电性当PN结加正向电压时，即外加电源电压的正极接P区，负极接N区。由于外加电源电压产生的电场正好和阻挡层内正负离子产生的电场方向相反，使得阻挡层内总的电场减弱，破坏了漂移和扩散的平衡，扩散作用占了优势。于是P区的多数载流子空穴穿过阻挡层扩散到N区，形成空穴电流。同时，N区的多数载流子电子也穿过阻挡层扩散到P区，形成电子电流。PN结的正向电流即为二者之和。故PN结正向导电时，其正向电阻很小，正向电流很大，并且正向电流随外加电压的增加而增加。

当PN结加反向电压时，由于外加电源电压在阻挡层中产生的电场与阻挡层原来的电场方向相同，使得阻挡层内总的电场增强，阻挡层变宽。外加反向电压破坏了原来阻挡层内扩散和漂移的平衡，使电场的漂移作用占了优势。因而，P区和N区中的多数载流子的扩散运动被阻止。由于本征激发，P区中的少数载流子电子一旦运动到PN结的边界处，在电场的作用下被拉到N区，形成电子电流。同样，N区的少数载流子空穴一旦运动到PN结的边界处，也被拉到P区，形成空穴电流。由于P区中的电子和N区中的空穴都是少数载流子，数量较小。故PN结的反向电流很小，所呈现的电阻很大。P。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。N+．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．-+e二极管正向导通IeP。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。N+．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．-+Ie二极管反向截止（2）PN结的击穿

当PN结加反向电压时，如果反向电压超过一定的限度，反向电流会突然急剧增大，破坏了PN结的单向导电性，称为PN结的反向击穿。反向击穿分为齐纳击穿和雪崩击穿两种。（3）伏安特性曲线加到二极管两端的电压U与流过二极管的电流I之间的关系曲线称为伏安特性曲线。I锗锗U(mA)(μA)硅硅

由曲线可以看出：

①当二极管两端的电压为零时，电流也为零，故特性曲线从座标原点开始。

②当二极管加正向电压时，随着电压的增加，电流也逐渐增加。但在开始一段，电流增加很慢，表明二极管开始导电时正向电阻较大。当二极管两端的电压超过一定数值时（即死区电压），二极管的电阻变小，正向电流显著增加。通常硅管的死区电压为0.5~0.7V，锗管为0.1~0.3V。

③当二极管加反向电压时，最初，随着反向电压的逐渐增大，反向电流也逐渐增大。但当反向电压加到一定值后，反向电流成为常数。在同样温度条件下，硅的反向电流比锗的小。锗管是微安级，硅管是纳安级。

④当反向电压加大到一定数值时，反向电流突然增大，二极管发生击穿。⑤二极管加正向电压时导通，加反向电压时截止。这是二极管的主要特性——单向导电性。⑥二极管是非线性元件，伏安特性曲线各点的直流电阻和交流电阻均不相等，加到两端的电压与流过的电流不符合欧姆定律。3、判断普通二极管的极性及优劣

①用数字万用表的二极管档测量二极（1N4007）的极性及优劣。（1N4007的反向工作电压：耐压35v,电流1A，反向击穿电压50v）。

用红、黑表笔分别接在二极管两端，若有500多mv的压降，此时为正接，红表笔接正，黑表笔接负。如果红、黑表笔位置互换则不导通，此时黑表笔接正红表笔接负。该二极管性能良好。若正、反接都有压降则二极管被击穿；若正、反接都没有压降则二极管断路，这两种情况说明该二极管已坏。

②万用表欧姆档检测普通二极管（1N4007）的极性及优劣

二极管极性判定：二极管正向电阻阻值在几百Ω～

1KΩ

的阻值。而二极管反向电阻阻值在几十KΩ～几百KΩ

的阻值。用万用表时可以将其（红）正极和（黑）负极随便接二极管的两个极性，量程选2KΩ

，当万用表显示几百欧时，说明红的一端接的是二极管的正极，黑的一端接的是二极管的负极。反之当万用表显示1，则表明二极管阻值超过了量程，说明红的一端是二极管的负极，黑的一端接的是二极管的正极。

二极管质量的判定：用万用表测量二极管的正、反向电阻时，如果两次测量的阻值都很小，说明二极管已经击穿；如果两次测量的阻值都很大，说明二极管内部已经断路；两次测量的阻值相差不大，说明二极管性能欠佳。在这些情况下，二极管就不能使用了。～1．稳压二极管（1）稳压二极管的概念稳压二极管是利用二极管的反向击穿特性制成的。稳压二极管的外形同普通二极管一样，也有两个电极，正极和负极，稳压管是利用反向击多区的稳压特性进行工作的，因此、稳压管在电路中要反向连接。注意：稳压二极管在电路中应用时，必须串联限流电阻，避免稳压二极管进入击穿区后，电流超过其最大稳定电流而被烧毁。其代表符号见图所示不同类型稳压管的稳定电压也不一样。稳压二极管符号三、测量稳压二极管的伏安特性曲线（2）稳压二极管的伏安特性

由曲线可看出，它和普通二极管的正向特性一样，但反向特性稍有区别。当反向电压增加到UZ后，反向电流急剧增加。此后，只要反向电压稍有增加，反向电流就增加很多。但稳压二极管的击穿是可逆的，当去掉外加电压后，击穿即可恢复。稳压二极管正常工作时，是在伏安特性的反向击穿区（即AB段）。利用这段电流在很大范围内变化，而电压基本恒定的特性来进行稳压。ABUZ