电子元件参数的测定.ppt

返回,2011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。,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-VC1 1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。温度系数越小，电阻的温度稳定度越高。温度系数可正、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。,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。,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09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： 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。 正确选择量程，过量程测量会损坏电表。不同的量程有不同的单位。 严禁在测量过程中改变量程。 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,UT39E数字型万用电表,UT52 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 = 10 101 pF 104 = 10 104 pF 223 = 22 103 pF 473 = 47 103 pF,（2）万用表法测电容,50v 10uF电容的测量值,101 0.1nF电容的测量值,104 100nF电容的测量值,电容的单位： 1F =103mF 1mF=103 F 1F =103 nF 1nF =103 pF,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,2PN结的工作原理,（1）PN结的单向导电性,二极管的单向导电性是由其内部结构决定的。本征半导体虽然有自由电子和空穴两种载流子，但数量极少，导电能力很低。如果在其中掺入适量的杂质（某种元素），则在半导体中会产生大量的电子或空穴，形成 n型或p 型半导体。 n型半导体中电子的浓度远大于空穴的浓度，以电子导电为主； p 型半导体中空穴的浓度远大于电子的浓度，以空穴导电为主。二极管就是由一块p 型半导体和一块n型半导体“结合”而成的。在两种半导体的交界处，由于p 区中空穴的浓度比n区大，空穴由p 区向n区扩散；同样，由于n区电子的浓度比p 区大，电子便由n区向p 区扩散。这种扩散的结果是在交界处产生两个薄层； p 区薄层由于空穴少而带负电，而n区薄层由于电子少而带正电.,如图所示，A、B之间形成电场，其方向与载流子扩散运动的方向相反，从而阻止电子和空穴的扩散，而使电子和空穴反向漂移，所以带电层又称为阻挡层。当载流子的扩散和漂移达到动态平衡时，A、B薄层的厚度使二极管具有单向导电性。当pn结加上正向电压时，外电场与内电场方向相反，因而削弱了内电场使阻挡层变薄，载流子就能顺利地通过 pn结，形成比较大的电流，正向电阻很小。当pn结加上反向电压时，外电场与内电场方向相同，加强了内电场的作用，使阻挡层变厚，只有极少数载流子能够通过pn结，形成很小的反向电流，反向电阻很大。,B,A,p,n,_,+,+,+,+,_,_,_,电场,二极管正向导通,二极管正向导通,P,。,。,。,-,+,I,二极管反向截止,e,（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),(A),硅,硅,由曲线可以看出： 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。 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0.50.7V，锗管为0.10.3V。 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。,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。 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。 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 用数字万用表的二极管档测量二极（1N4007）的极性及优劣。 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。,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 1K 的阻值。而二极管反向电阻阻值在几十K几百K 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2K ，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。 （教材上是测普通二极管的伏安特性曲线）,稳压二极管符号,4、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。 稳压二极管具有陡峭的反向击穿特性。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（曲线陡峭） 。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。 制作工艺上有低压击穿的特点。击穿电 压小，容易测量。 稳压二极管工作在击穿区域（即AB段） 。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。 实际工作中必串限流电阻。,A,B,UZ,I,U,稳压二极管的伏安特性曲线,直流恒压恒流源、九孔插板及电子元件,实验仪器,UT39E 数字型万用电表,UT52 数字型万用电表,四、实验内容,1、测量电阻、电容的值； 直读及用数字万用表测量。 2、判断二极管1N4007的极性及优劣； 用数字万用表的二极管测量档或欧姆档。 3、测量并绘出稳压二极管2CW56的伏安特性线。 线路图及表格原则上自己设计。 4、实验数据处理 自拟表格，将测量数据填入表格内。在坐标纸上做出稳压管正、反向特性曲线。,正向特性曲线：按图接好线路。接通电源，缓慢调节滑动变阻器，增加电压，在电流变化大的地方，电压间隔应取小一点，记下每次电压表和电流表的示值，测十组数据，。最后断开电源。 参考: 电压表量程取02V 电