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yg电子元件伏安特性的测定
实验一 电子元件伏安特性的测定
姓名 学号 专业 实验台号 实验时间
一、实验目的
掌握电压表、电流表、直流稳压电源等仪器的使用方法
学习电阻元件伏安特性曲线的测量方法
加深理解欧姆定律,熟悉伏安特性曲线的绘制方法
二、原理
若二端元件的特性可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)来表征,以电压U为横坐标,以电流I为纵坐标,绘制I-U曲线,则该曲线称为该二端元件的伏安特性曲线。
电阻元件是一种对电流呈阻力特性的元件。当电流通过电阻元件时,电阻元件将电能转化为其它形式的能量,例如热能、光能等,同时,沿电流流动的方向产生电压降,流过电阻 R的电流等于电阻两端电压U与电阻阻值之比,即
(1-1)
这一关系称为欧姆定律。
若电阻阻值R不随电流I变化,则该电阻称为线性电阻元件,常用的普通电阻就近似地具有这一特性,其伏安特性曲线为一条通过原点的直线,如图1-1所示,该直线斜率的倒数为电阻阻值R。
线性电阻的伏安特性曲线对称于坐标原点,说明在电路中若将线性电阻反接,也不会不影响电路参数。这种伏安特性曲线对称于坐标原点的元件称为双向性元件。
白炽灯工作时,灯丝处于高温状态,灯丝的电阻随温度升高而增大,而灯丝温度又与流过灯丝的电流有关,所以,灯丝阻值随流过灯丝的电流而变化,灯丝的伏安特性曲线不再是一条直线,而是如图1-2所示的曲线。
半导体二极管的伏安特性曲线取决于PN结的特性。在半导体二极管的PN结上加正向电压时,由于PN结正向压降很小,流过PN结的电流会随电压的升高而急剧增大;在PN结上加反向电压时,PN结能承受和大的压降,流过PN结的电流几乎为零。所以,在一定电压变化范围内,半导体二极管具有单向导电的特性,其伏安特性曲线如图1-3所示。
稳压二极管是一种特殊的二极管,其正向特性与普通半导体二极管的特性相似。加反向电压时,在电压较低的某范围内,电流几乎为零;一旦超出此电压,电流就会突然增加,并保持PN结上的电压恒定不变。稳压二极管的伏安特性曲线如图1-4所示。
三、实验仪器和器材
电压表
电流表
直流稳压电源
实验电路板
线性电阻
半导体二极管
小灯泡
稳压二极管
导线
四、实验内容及步骤
测定线性电阻的伏安特性
本实验在实验板上进行。分立元件R=200Ω和R=2000Ω电阻作为被测元件,并按图-5接好线路。经检查无误后,打开直流稳压电源开关。依次调节直流稳压电源的输出电压为表-1中所列数值。并将相对应的电流值记录在表中。-1 测定线性电阻的伏安特性 U(V)0 2 4 6 8 10 R=200Ω I(mA) 0 10 1.8 27 40 49 R=2000Ω I(mA) 0 1 2 3 4 5
测量半导体二极管的伏安特性
正向特性
将稳压电源的输出电压调到2V后,关闭电源开关,按图1-6接好线路。经检查无误后,开启稳压电源。调节电位器,使电压表读数分别为表-2中数值,并将相对应的电流表读数记于表-2中为了便于作图,在曲线弯曲部分可适当多取几个测量点。-2 测定二极管的正向伏安特性
U(V) 00.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 I(mA) 测定小灯泡灯丝的伏安特性
本实验采用低压小灯泡作为测试对象。
按图1-8接好路。经检查无误后,打开直流稳压电源开关。依次调节电源输出电压为表-4所列数值。并将相对应的电流值记录在表-4中。-3 测定小灯泡灯丝的伏安特性
U(V) 00.4 0.8 1.2 1.6 2 3 4 5 6 8 I(mA)
通过比较线性电阻与灯丝的伏安特性曲线,分析这两种元件的性质有什么异同?答:线性电阻,其阻值恒定,其电流与电压成正比。伏安特性曲线为过原点的有一定斜率的直线。斜率为I/U=1/R。灯丝的电阻随电流的增大,发热,温度升高,电阻升高,电流的升高变弱。因此,其伏安特性曲线为过原点的曲线,偏向于横轴U。这是静态特性,就是电压电流的变化是非常缓慢的,灯丝的温度得以随之也缓慢地变化。答:双向元件是必须有两只反极性且并联而成的子元件
电路基础实验报告书
图1-1 线性电阻元件的伏安特性曲线
图1-2 小灯泡灯丝的伏安特性曲线
图1-4 稳压二极管的伏安特性曲线
图1-3 半导体二极管的伏安特性曲线
图1-5 测量线性电阻伏安特性的电路
图1-6 测量半导体二极管的正向伏安特性
图1-7 测量小灯泡灯丝的伏安特性
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