非线性元件伏安特性实验报告.docx

实 验 报 告姓 名：高阳 班 级：F0703028学 号：5070309013实验成绩：同组姓名：郭洋实验日期：2008-3-31指导老师：助教02 批阅日期：非线性元件伏安特性的测量【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，援用配套的实验仪器，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。【实验原理】1、非线性元件的阻值用微分电阻表示，定义为 R = dU/dI。2、如下图所示，为一般二极管伏安特性曲线3、测量检波和整流二极管，稳压二极管，发光二极管的伏安特性曲线，电路示意图如下 (1)检波和整流二极管检波二极管和整流二极管都具有单向导电作用，他们的差别在于允许通过电流的大小和使用频率范围的高低。(2)稳压二极管稳压二极管的特点是反向击穿具有可逆性，反向击穿后，稳压二极管两端的电压保持恒定，这个电压叫稳压二极管的工作电压。(3)发光二极管发光二极管当两端的电压小于开启电压时不会发光，也没有电流流过。电压一旦超过开启电压，电流急剧上升，二极管发光，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使用公式 eU= hc 计算光的波长。【实验数据记录、实验结果计算】1、整流二极管正向：表一 测量整流二极管的正向伏安特性数据编号1234567U(V)0.0000.1180.2110.3590.5180.5510.565I(mA)0.0000.0000.0000.0000.2570.5300.781编号891011121314U(V)0.5870.6060.6310.6510.6640.6880.699I(mA)1.1661.7503.04.76.310.914.0得到图像如下: 图1 整流二极管正向伏安特性曲线及线性拟合直线Y = A + B * XParameterValueError-A-100.2703713.03331B162.0917619.53863-RSDNP-0.978891.0746650.00367-最后得到：整流二极管的开启电压U = -AB= 0.619(V)负向：表二 测量整流二极管的负向伏安特性数据编号1234567891011U(V)-1.41-3.59-5.93-7.71-9.85-11.05-12.71-14.94-16.75-18.29-19.01I(A)-0.13-0.35-0.58-0.76-0.97- 1.09-1.26-1.48-1.66-1.82-1.89得到图像如下: 图2 整流二极管负向伏安特性曲线实验结论： 观察数据表，得到的整流二极管的反向电流极小，几乎可以视为0。 观察图像可以发现，整流二极管负向伏安特性曲线几乎是线性的，得到的数据点很整齐地在一条直线上。我们知道整流二极管反向耐压可达上千伏，根据这个图像，我们可以知道当电压达到千伏时，电流也只有约0.1 mA。2、稳压二极管表三 测量稳压二极管的伏安特性数据编号12345678910U(V)-4.12-4.17-4.28-4.54-4.63-4.70-4.80-4.94-5.03-5.05I(mA)-0.09-0.10-0.14-0.32-0.42-0.53-0.80-1.45-2.57-2.96编号11121314151617181920U(V)-5.10-5.13-5.15-5.16-5.17-5.18-5.19-5.20-5.21-5.22I(mA)-4.51-4.92-7.48-9.04-10.52-12.10-13.38-14.80-16.49-18.06得到图像如下:图3 稳压二极管伏安特性曲线Y = A + B * XParameterValueError-A746.791559.2159B146.490321.77949-RSDNP-0.999480.147790.0001-最后得到： 稳压二极管的工作电压U = -AB= -5.10(V)3、发光二极管表三 发光二极管的伏安特性数据（红光）编号123456789U(V)1.7301.7401.7481.7561.7641.7721.7791.7851.791I(mA)10.5911.9613.1514.3815.6016.8317.9018.8319.74表四 发光二极管的伏安特性数据（黄光）编号123456789U(V)1.982.002.022.032.042.062.072.092.11I(mA)11.3612.8213.8414.5315.6416.8317.6118.8219.89表五 发光二极管的伏安特性数据（绿光）编号123456789U(V)3.003.033.053.063.093.113.123.143.17I(mA)10.2911.4712.6913.7015.0116.2917.3718.5519.88表六 发光二极管的伏安特性数据（紫光）编号123456789U(V)3.353.363.383.403.413.433.453.473.48I(mA)10.0511.0712.2813.7014.8416.1517.4018.6619.85根据上述表格数据得到图像如下：图4 发光二极管伏安特性曲线及线形拟合直线图像分析：红光：Y = A + B * XParameterValueError-A-251.111981.57247B151.212590.89198-RSDNP-0.999880.0527590.0001-最后经过计算得到：U红= -AB = 1.661(V)红= hceU红 = 7.47E-7(m)黄光：Y = A + B * XParameterValueError-A-121.364383.2337B67.04453 1.5814-RSDNP-0.998060.1885990.0001-最后经过计算得到：U黄= -AB = 1.810 (V)黄= hceU黄 = 6.85E-7(m)绿光：Y = A + B * XParameterValueError-A-167.51685.72612B59.16101 1.85552-RSDNP-0.996570.2887890.0001-最后经过计算得到：U绿= -AB = 2.832(V)绿= hceU绿 = 4.38E-7(m)紫光：Y = A + B * XParameterValueError-A-234.134735.17172B72.9324 1.51453-RSDNP-0.998490.1999190.0001-最后经过计算得到：U紫= -AB = 3.210 (V)紫= hceU紫 = 3.86E-7(m)【对实验结果中的现象或问题进行分析、讨论】1、在测量整流二极管的正向伏安特性时, 由于对其开启电压的值没有进行初步估计, 导致在开启电压前的数据点较多，多集中转折区域，而开启电压后的数据点不足，可能在线性拟合时产生较大误差。而在测量其逆向伏安特性时，由于电流过小，必须使用最小量程。2、在测量稳压二极管的伏安特性时，在取数据点时，则缺少在转折区域的数据点，使得图像在转折时很不平滑，很突兀，这样就不能很好地把握转折区域，从而对线性区域的线性拟合造成一定的误差。3在测量发光二极管的伏安特性时，同样应该更好地展示转折区域。虽然得到的线性关系很明显，但对于线性关系边界的把握还是需要更多转折区域的数据点。而通过查各色光在真空中的光波长表知这次测得的数据还是基本符合要求的，个别数据有误差，但还是可以接受的。【思考题解答】1、总结各非线性元件的伏安特性答：整流二极管：可以工作在一，三象限，当通过正向电流时，起初电流变化较小，等到二极管两端电压达到开启电压以后，电流变化逐渐增大并成线性关系。当通过逆向电流时，电流极小几乎可以视为0，但变化关系还是线性的。由于实验中并没有达到击穿电压，所以不知道被击穿后的情形。稳压二极管：工作在第三象限，起初通过电流较小时，电压变化较大，当电压到达工作电压后，电压变化开始趋于平缓。发光二极管：其工作原理与检波二极管正向伏安特性相似，当电压超过其开启电压时，发光二极管开始发光。并且可以根据公式 eU= hc 计算出各种可见光的波长。【个人感想】 首先，我想说的是，我们在实验操作中犯了一个错误，就是在测量整流二极管伏安特性时，使通过电流超过了20A，在报告中，我也直接将这些数据点去掉了。我想对于这个错误我和我的搭档都有不可推卸的责任。一方面，我们没有对实验内容有一个详细的认识，而在实验中，二个人的配合没有达到默契，以至于两个人都没有注意到这个实验要求，我想这也违背了实验的精神。做实验就要严谨，认真，不得有任何马虎。虽然我们当时是只控制了电压，在电压合理的范围内我们不由得想知道电流再大点时的情况，所以忽略了实验对电流要求，这一点小的疏忽在平时可能不算什么，但在科学实验中可是万万不能的，一个小的疏忽可能导致仪器的损坏甚至更严重的后果。联想到在科学研究的道路上，一个科学家，就要时刻保持清醒的头脑和极度认真的态度，这样他才有可能走到科学的巅峰，他的一点疏忽和失误，可能就会错过真理的发现，或是走上错误的道路，或是改变他的人生。俗话说，一失足成千古恨，我们必须从现在做起认真对待每一件的事，这一次实验的错误就为我敲了一次警钟。同时，我更想说的是，我们决不能局限于现有的条条框框之中，科学是需要创新精神与冒险精神的，我们要敢于突破限制，探索新的世界。虽然一次大学物理实验就是要求学生按照实验的要求进行操作从而了解实验原理实验内容，我们无需在这样的实验中做一些不符合实验要求的操作，当然我也决不是为这次实验的错误找借口，这次就是操作错误，没什么好说的。但在将来的实验中，在探索科学的实验中，绝对要大胆尝试，尝试一些别人没有做过的操作，进行一些别人认为不可行的操作，这样才会有所突破，才能