分析整流与稳压二极管伏安特性曲线的异同.doc

分析整流与稳压二极管伏安特性曲线的异同方案一：伏安法试验目的：.了解整流与稳压二极管伏安特性曲线。.熟悉用伏安法测整流与稳压二极管伏安特性曲线的一般步骤。.用整流与稳压二极管伏安特性曲线解决实际生活中的问题。试验原理用伏安法测量各种元器件的特性时，为减少误差，除合适地选择测量电表外，实际测量时还要注意正确地选择合适的侧量线路.通常有两种方法:外接法和内接法，.在测量线性元件的电阻时，根据估计的阻值大小，适当地选取某种方法阁，可得到精确地侧量结果.但对非线性元件，如二极管，其直流电阻的大小与加在二极管两端电压的大小和方向都有关系.以ZCW(或ZCP)型二极管为例，当加在它两端的正向电压从零增加到.V左右时，其电流电阻阻值，可以从接近无穷大，逐渐变化到数十欧姆.对于这种阻值变化范围很大的元件，在测量其伏安特性曲线时，不论采用电流表外接或内接，由于电流表内阻的影响，所得测量结果，均不可能在整个侧量范围内都与实际值保持较小的偏差.如果选择内阻较小的电压表和内阻较大的电流表，这一现象将更为明显。.因此，为得到准确的测量结果，必须对测量数据加以修正.本文给出了修正公式，分别按电流表外接法和内接法测量了2Cw53型稳压二极管的正向特性曲线，计算得出了相应的修正值，描绘了该二极管的伏安特性曲线.结果显示，两种方法的测量结果都有很大误差，修正后二者结果却完全一致，说明在采用伏安法测量二级管的特性时，对测量结果必须加以修正，对此也给出了相应的理论解释.试验仪器电压表:C43型，量程:1.V，内阻:R。1498欧;电流表:MF20型万用表，量程:6mA，内阻:R=49.欧；整流与稳压二极管各一个。试验内容对外接法和内接法(见图1和图2)分析知，这两种接法对测量结果带来的误差，都是电表的接人误差即电表内阻引人测量线路引起的误差.在外接法侧量中，真实测量的是二级管两端的电压，而安培计测出的却是通过二极管和伏特计两路电流之和，亦即由于伏特计的接人，产生了电流的测量误差Iv，从相对接人误差Iv/I可知，若伏特计内阻RvRx,则Iv护远小于Ix，相对接人误差很小，若不满足RRx，则会造成很大的接人误差.接人误差是一种系统误差，根据外接法测得的电压值Ux，电流值I及电压表的内阻R，由可算出外接法中电流修正值(Ix).类似分析可知，在内接法中，若不满足凡RxRa，则会在电压值的测量中，产生较大的接人误差，由可计算内接法中电压的修正值. 试验结果:表1、表2分别是用外接法和内接法侧量的2CW53型二极管正向伏安特性及修正的数据，图3为相应的伏安特性曲线.其中电压表:C43型，量程:1.V，内阻:R。1498欧;电流表:MF20型万用表，量程:6mA，内阻:R=49.欧 从表中数据可见，用外接法侧二极管正向特性曲线时，随正向电压的增加，其测量误差逐渐减小而用内接法测量时，随着反向电压的增加，测量误差不断增大.从图3可看出:(1)用外接法和内接法测得的数据经修正后，所作曲线基本一致。(2)从内接法实测数据和修正后数据所作的两条曲线可看出，从0.0v到0.65v左右的区间，修正前后，两条曲线明显分开，当电压增加到0.7V左右，才逐渐趋于一致，这是因为电压小于0.65V时，二极管尚处于未导通状态，其相应直流电阻值在接近无穷大到数百欧姆范围内变化，不满足外接法条件R。Ra在正向电压加到.V左右，二极管逐渐导通，其阻值降至数百欧姆之下，甚至接近或满足了外接法的条件.(3)从内接法实测数据所作曲线与修正后的曲线看到从V到0.65v左右的区间，修正前后两条曲线基本一致.当电压增大到0.7V左右时，二极管阻值变化范围满足内接法的条件一RxR，而正向电压增至0.7V左右时，二极管直流电阻阻值变化范围不满足内接法的条件所以两条曲线明显地分开了。. 方案评价: 测试二极管伏安特性曲线的实验方法，最常用的是采用伏安法，当测试二极管正向特性曲线时采用电流表外接法，测试反向特性曲线时采用电流表内接法。但前者会产生电流的测量误差，后者会产生电压的测量误差；这些接入误差属于系统误差，必须对测量结果加以修正，操作起来比较繁琐。对于半导体整流二极管，正向导通电流为mA数量级，而反向电流仅为数量级，所以在选择测量电路和仪表时必须加以考虑。方案二：电位差计法试验原理：1电位差计测电压原理电位差计是一种利用电压补偿原理测量电势差的仪器。如图1所示的电路中，移动滑线变阻器滑动端A，使检流计G指示零。此时，AB两点间的电压与未知电压互相补偿，即。若滑线变阻器上的电压分布事先加以标定，则可求出。由此可见，电位差计测量电压，是将未知电压与电位差计上的已知电压相比较使之达到相互平衡。它的优点是不从待测对象中取用电流而消耗其能量，因而不干扰待测电路，测量结果仅依赖准确度极高的标准电池、标准电阻以及高灵敏度的检流计。 .测量电路及原理测量电路如图2，其原理为：将半导体二极管D与标准电阻R串联，用电位差计分别测出二极管D与标准电阻R上的电压U和U，则流经二极管D的电流为，二极管等效直流电阻为。图2中R起到分压作用，R起到限流作用，两者配合使用，可以很方便地调节二极管的电压和电流。因此，只需利用直流电位差计测出Ud和U。即可。试验验证及结果：本实验按照图2电路对硅二极管1N4007的正向伏安特性进行测量，选用的测量仪器是UJ59型直流电位差计，SS1795A型可跟踪直流稳压电源，SJ-2A数字检流计，R为2.5A/50滑线变阻器，R为0.5A/1滑线变阻器；标准电阻10。实验数据见表1，由此作出的伏安特性曲线见图3所示。实验结果表明，硅整流二极管1N4007的死区电压为0.5V，正向导通电压约0.7V，测量结果与理论值一致。方案评价:该实验方法原理简单，操作方便，测量精度高，测量过程中不会影响待测电路原来的参数。因此，该测量方法可以避免因测量仪器接入电路而引起较大的系统误差。串并联稳压二极管，分析单一与串并联伏安特性曲线试验目的：.了解稳压二极管的工作特性。.了解二极管串并联伏安特性曲线。试验仪器：电位计标准电阻两个稳压二极管。试验原理：1电位差计测电压原理电位差计是一种利用电压补偿原理测量电势差的仪器。如图1所示的电路中，移动滑线变阻器滑动端A，使检流计G指示零。此时，AB两点间的电压与未知电压互相补偿，即。若滑线变阻器上的电压分布事先加以标定，则可求出。由此可见，电位差计测量电压，是将未知电压与电位差计上的已知电压相比较使之达到相互平衡。它的优点是不从待测对象中取用电流而消耗其能量，因而不干扰待测电路，测量结果仅依赖准确度极高的标准电池、标准电阻以及高灵