暨南大学本科实验报告专用纸
课程名称 电路原理 成绩评定
实验项目名称电路元件伏安特性的测绘 指导教师 李伟华
实验项目编号 08063034901 实验项目类型 验证型
实验地点 暨南大学电气电气信息学院电路原理实验室
学生姓名 乔 凯 学号 2011052545
学院 电气信息学院 系 专业 自动化
实验时间 20## 年 3 月 14 日 上午 ~ 3 月 14 日 下午
温度 15 ℃ 湿度 50﹪
一、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逐点测试法
3. 掌握实验台上直流电工仪表和设备的使用方法。
二、实验要求
1. 根据各实验结果数据,分别在附页纸上绘制出光滑的伏安特性曲线。(其中二极管和稳压管的正、反向特性均要求画在同一张图中,正、反向电压可取为不同的比例尺)
2. 根据实验结果,总结、归纳被测各元件的特性
3. 必要的误差分析
4. 完成后面的思考题,心得体会及其他。
三、原理说明
任何一个电器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=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1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”的阻值可相差几倍至十几倍,
所以它的伏安特性如图1中b曲线所示。
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1中 c所示。 图1
正向压降很小(一般的锗管约为0.2~0.3V,硅管约为0.5~0.7V),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1中d所示。在反向电压开始增加时,其反向电流几乎为零,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,否则管子就会烧坏。
四、实验设备
五、实验内容
1. 测定线性电阻器的伏安特性
按图2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 图 3
2. 测定非线性白炽灯泡的伏安特性
将图2中的R换成一只12V,0.1A的灯泡,重复1的测量。UL为灯泡的端电压。
3. 测定半导体二极管的伏安特性
按图3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的正向压降UD+可在0~0.75V之间取值。在0.5~0.75V之间应多取几个测量点。测反向特性时,只需将图3 中的二极管D反接,且其反向电压UD-可加到30V。
(1)正向特性实验数据
(2)反向特性实验数据
4. 测定稳压二极管的伏安特性
(1)正向特性实验:将图3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的正向压降。
(2)反向特性实验:将图3中的R换成510Ω,2CW51反接,测量2CW51的反向特性。稳压电源的输出电压UO从0~20V,测量2CW51两端的电压UZ-及电流I,由UZ-可看出其稳压特性。
六、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。稳压源输出端切勿碰线短路。
2. 如果要测定2AP9的伏安特性,则正向特性的电压值应取0,0.10,0.13,0.15,0.17,0.19,0.21,0.24,0.30(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。
七、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?
2. 设某器件伏安特性曲线的函数式为I=f(U),试问在逐点绘制曲线时,其坐标变量应如何放置?
3. 稳压二极管与普通二极管有何区别,其用途如何?
4. 在图3中,设U=2V,UD+=0.7V,则毫安表读数为多少?
实验一 电路元器件伏安特性的测绘
一、实验目的
1、认识常用电路元件。
2、掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的逐点测试法。
3、掌握实验装置上仪器、仪表的使用方法。
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=f(U)来表示,即用I-U平面上的一条曲线来表示,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,图A中a曲线所示,该直线的斜率等于该电阻器的电阻值。
2、一般的半导体二极管是一个非线性电阻元件 ,其特性如 图A中b曲线。正向压降很小(一般的锗管约为0.2~0.3V,硅管约为0.5~0.7V),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几伏至几十伏时,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,如果反向电压加得过高,超过管子的极限值,则会导致管子击穿损坏。
图A
3、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,但其反向特性特别,如 图A中c曲线。在反向电压开始增加时,其反向电流几乎为零,但当反向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,以后它的端电压将维持恒定,不再随外加的反向电压升高而增大。
三、实验设备
1、RXDI-1A电路原理实验箱 1台
2、万用表 1台
四、实验步骤
1、测定线性电阻器的伏安特性
按图B接线,调节直流稳压电源的输出电压U,从0V开始缓慢地增加到10V,记下相应的电压表和电流表的读数。
图C
2、测定半导体二极管的伏安特性
按图C接线,R为限流电阻,测二极管D的正向特性时,其正向电流不得超过0.5mA,正向压降可在0~0.75V之间取值。特别0.5~0.75之间更应多取几个测量点。作反向特性实验时,只需将图C中的二极管D反接,且其反向电压可加至24V。
正向特性实验数据
反向特性实验数据
3、测定稳压二极管的伏安特性只要将图C中的二极管换成稳压管2CW55,重复实验内容2的测量。
正向特性实验数据
反向特性实验数据
五、实验注意事项
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0.5mA。
六、实验报告
1、根据各实验结果数据,分别在方格纸上绘制出光滑的伏安特性曲线。(其中二极管和稳压管的正、反向特性均要求画在同一张图中,正、反向电压可取不同比例尺)。
2、根据实验结果,总结、归纳被测各元件的特性。
3、误差分析。
4、实验总结。