[实验报告]非线性元件伏安特性测量

非线性元件伏安特性测量

一． 实验目的

1、学习测量非线性元件的伏安特性，针对所给各种非线性元件的特点，选择一定的实验方 法，选用配套的实验仪器，测绘出它们的伏安特性曲线。 2、学习从实验曲线获取有关信息的方法。

二．实验原理

1．检波和整流二极管

检波二极管和整流二极管都工作在1、4 象限．第1 象限区又称为正向工作区．当所加 的电压较低时，流通的电流很小，继续增加电压时，电流急剧上升．这个转折点对应的电 压称为二极管的开启电压，它与所用的半导体材料的禁带宽度有关．在常温下，一般为 0.2~0.7V．第4 象限区又称为反向工作区，其特点是加一个相当高的电压时，电流会突然 增大，导致损坏，这种现象称为击穿．检波二极管和整流二极管工作范围不能超过击穿区． 检波二极管的PN 结是针形接触，其特点是工作电流小，工作频率范围的宽，但反向 耐压低．整流二极管的PN 结是面形接触，其特点是工作电流大，工作频率低，反向耐压 可达上千压．它们的共同特点是要求反向工作时流过的电流越小越好． 2．稳压二极管

稳压二极管工作在第4 象限．而且工作在击穿区．其特点是反向工作电压加到一定值 时，电流突然增大，在此基础上再加大电压时，电流的变化非常剧烈，这时稳压二极管承 受的功率急剧增大，若不加限流措施，PN 结极易烧毁． 3．发光二极管

发光二极管由半导体发光材料制成，工作在第1 象限．要发的光的波长与材料的禁带 宽度E 对应．根据量子力学原理E = eV = hυ可知，对于可见光，开启电压V约在2~3V．当 加在发光二极管两端的电压小于开启电压时，发光二极管不会发光，也没有电流流过．电 压一旦超过开启电压，电流急剧上升，二极管处于导通状态并发光，此时电流与电压呈线 性关系，直线与电压坐标的交点可以认为是开启电压． 三．实验步骤 1．普通二极管

正向伏安特性：测量电路见图1，二极管两端电压V ≤3 V.电压表内接。 2．稳压二极管.

测量稳压二极管的反向伏安特性曲线．测量电路见图2, 稳压二极管的最大反向电流小 于30 mA，工作电压约为5 V左右．电压表外接。 3．发光二极管

正向伏安特性：测量电路见图3，此时采用恒流源．根据伏安特性曲线和实验中的观 察找到的开启电压，发光二极管最大正向电流I ≤ 20 mA，二极管两端电压V ≤ 3 V。电压表内接。

四．

实验数据与数据处理

五． 实验结论

测绘出各非线性元件的伏安特性曲线如图。普通二极管与发光二极管非线性体现在加正向电压后电流先是随电压增大缓慢上升，超过开启电压后电流先是随电压增大迅速上升。稳压管则是反向电流大于某一值之后电流增大电压基本不变，体现出其稳压的作用。 六． 误差分析 为保护二极管，实验前先用万用表测量二极管的极性。实验时用了万用表和电压表、电流表测量数据，但都存在接触不良问题。所以实验中存在仪器误差。

 

第二篇：实验一 电路元件伏安特性的测试

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测试方法

3.熟悉实验台上直流电工仪表和设备的使用方法

二、原理说明

电路元件的特性一般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。电阻元件是电路中最常见的元件，有线性电阻和非线性电阻之分。实际电路中很少是仅由电源和线性电阻构成的“电平移动”电路，而非线性器件却常常有着广泛的使用，例如非线性元件二极管具有单向导电性，可以把交流信号变换成直流量，在电路中起着整流作用。

万用表的欧姆档只能在某一特定的U和I下测出对应的电阻值，因而不能测出非线性电阻的伏安特性。一般是用含源电路“在线”状态下测量元件的端电压和对应的电流值，进而由公式R＝U/I求测电阻值。

1.线性电阻器的伏安特性符合欧姆定律U＝RI，其阻值不随电压或电流值的变化而变化，伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，如图1-1(a)所示，该直线的斜率等于该电阻器的电阻值。

图1-1 元件的伏安特性

2.白炽灯可以视为一种电阻元件，其灯丝电阻随着温度的升高而增大。一般灯泡的“冷电阻”与“热电阻”的阻值可以相差几倍至十几倍。通过白炽灯的电流越大，其温度越高，阻值也越大，即对一组变化的电压值和对应的电流值，所得U/I不是一个常数，所以它的伏安特性是非线性的，如图1-1(b)所示。

3.半导体二极管也是一种非线性电阻元件，其伏安特性如图1-1(c)所示。二极管的电阻值随电压或电流的大小、方向的改变而改变。它的正向压降很小（一般锗管约为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剧上升，而反向电压从零一直增加到十几至几十伏时，

其反向电

流增加很小，粗略地可视为零。发光二极管正向电压在0.5～2.5V之间时，正向电流有很大变化。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，但其反向特性较特殊，如图1-1(d)所示。给稳压二极管加反向电压时，其反向电流几乎为零，但当电压增加到某一数值时，电流将突然增加，以后它的端电压将维持恒定，不再随外加反向电压的升高而增大，这便是稳压二极管的反向稳压特性。实际电路中，可以利用不同稳压值的稳压管来实现稳压。

三、实验设备

四、实验内容与步骤

1.线性电阻器伏安特性的测定先用万用表测量电阻器的阻值R1，按图1-2接线，R为限流电阻器，调节稳压电源Us的数值，测出对应的电压表和电流表的读数，由公式U/I计算出电阻值R′记入表1-1中。

图1-2 元件伏安特性的测定

表1-1线性电阻器的伏安特性

2.测量白炽灯泡的伏安特性

先用万用表测量一只12V的小灯泡“冷态”时的灯丝电阻值R1，再将图1-2中的电阻器换成小灯泡，重复步骤１的测试内容，数据记入表1-2中。

将图1-2中的小灯泡换成二极管，先测二极管的正向特性，正向压降可在0～0.75V之间取值。特别是在曲线的弯曲部分（0.5～0.75之间）适当的多取几个测量点，其正向电流不得超过25mA，所测数据记入表1-3中。 作反向特性实验时，需将二极管D反接，其反向电压可在0～30V之间取值，所测数据记入表1-4中。

表1-3二极管正向特性实验

将图1-2中的二极管换成稳压二极管，重复实验内容3的测量数据记入

表1-5中。

表1-5稳压二极管正向特性 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25mA，稳压源输出端切勿碰线短路。

2.进行上述实验时，应先估算电压和电流值，合理选择仪表的量程，并注意仪表的极性。 六、预习思考题

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.若元件伏安特性的函数表达式为I＝f(U)，在描绘特性曲线时，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？ 七、实验报告

1.根据实验结果和表中数据，分别在坐标纸上绘制出各自的伏安特性曲线（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.对本次实验结果进行适当的解释，总结、归纳被测各元件的特性。

3.必要的误差分析。 4.总结本次实验的收获。

相关推荐

专栏推荐