实验32 二极管伏安特性的研究.doc

实验三十二 二极管伏安特性的测定 【实验目的】 1．熟悉测量伏安特性的方法。 2．了解二极管的正、反向伏安特性。 【实验仪器】 直流电源、电压表、毫安表、微安表、滑线变阻器、二极管、开关等。 【实验原理】 通过一个元件的电流随元件上的外加电压而变化，这种变化关系如以电压为横坐标、电流为纵坐标可得出其关系曲线，该曲线就称为这一元件的伏安特性曲线。 通过元件中的电流I随外加电压U的变化可用公式I U/R表示，其中比例系数1/R就是该元件的电导。如果R为定值，则伏安特性曲线是一条直线，具有这类性质的元件称为线性电阻元件，它们是严格服从欧姆定律的；如果R不是定值，而是随着外加电压的变化而变化，则伏安特性是一条曲线，这类元件称为非线性电阻元件。 常用的晶体二极管就是非线性电阻元件，其阻值不仅与外加电压的大小有关，而且还与方向有关。当二极管正极接高电势端，负极接低电势端时，电流从二极管的正极流入，负极流出，这时的伏安特性称为正向特性；反之，称为反向特性。 用伏安法测量二极管的特性曲线时，线路一般采用两种方法，即外接法（见图32-1a）和内接法（见图32-1b）。由于测量电表内阻的存在，不管采用哪一种方法都会给测量结果带来系统误差。下面将分析误差产生的原因和大小，以便在测量时合理选择线路接法。 在图32-1a所示的外接法中，由于采用这一接法而产生的系统误差就是电压表中流过的电流IV，并且 （32-1） 或写成相对误差的形式 （32-2） 显然，电压表内阻RV越大，二极管内阻RD越小，电流测量产生的系统误差相对越小。 在图32-1b所示的内接法中，由此而带来的系统误差就是电流表两端的电压UA，并且 （32-3） 其相对误差为 （32-4） 显然，电流表内阻RA越小，二极管内阻RD越大，电压测量产生的系统误差相对越小。 综上可知，由于二极管正向特性时的RD相对较小，所以宜采用外接法；而反向特性时的RD相对较大，则宜采用内接法。 （a） （b） 【实验内容和步骤】 1．测量正向特性曲线 （1）按照图32-1a连接电路。调节R观察电表的变化情况，确定电压的取值范围和间隔。 （2）电压从0 V开始增加，读取相应的电流值，并记录列表。注意在电流迅变区取值间隔相应密一些。 2．测量反向特性曲线 （1）按照图32-1b连接电路 （2）重复1中步骤。注意在电流变化较大时应立即停止测量。 3．数据处理 （1）将正、反向特性曲线画在同一张坐标纸上。由于正、反向的电压和电流值相差甚大，所以作图时，坐标的正、反向可选取不同的比例和单位。 （2）必要时根据式（32-1）和式（32-3）对两条特性曲线分别进行修正。 【预习【课后】1. 根据正、反向特性曲线求出二极管的正向导通电压和反向饱和电流值。 2. 如何消除本实验的系统误差？实验室现提供电源、电流表、电压表、检流计、滑动变阻器和若干只电阻箱，试设计二极管伏安特性测试的实验线路图。要求：系统误差尽可能小；说明实验原理。 实验三十二 二极管伏安特性的测定 图32-1