电路元件伏安特性的测绘

1、实验题目实验二电路元件伏安特性的测绘一、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绘。3. 掌握实验台上直流电工仪表和设备的使用方法。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2-5 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

2、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2-5中b曲线所示。bU( V)-3 0-2 0-1 0图2-5各元件伏安特性曲线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2-5 中c所示。正向压降很小(一般的锗管约为0.20.3 V ,硅管约为0.5文档200Q+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

3、普通二极管 类似，但其反向特性较特别，如图2-5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 管子会被烧坏。三、实验设备表2-5实验设备序号名称型号与规格数量备注1可调直流稳压电源030V12万用表FM -47或其他1自备3直流数字毫安表0200mA14直流数字电压表0200V15二 极 管IN40071DG J-056稳 压 管2CW511DG J-057白

4、炽 灯12V，0. 1A1DG J-058线性电阻器200 Q，1 K Q / 8W1DG J-05四、实验内容1. 测定线性电阻器的伏安特性按图2-6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 。+ R1KU图2-6线性电阻器的伏安特性测定电路文档2.测定非线性白炽灯泡的伏安特性 将图2-6中的R换成一只12V， 0.1A的灯泡，重复步骤1。UL为灯泡的端电压。表2-7非线性白炽灯泡的伏安特性实验数据Ul ( V )0. 10. 512345I ( mA )6.462 0. 72 9. 93 3. 140. 949. 45

5、6. 2RIN4007 乂(V图2-7线性电阻器的伏安特性测定电路 表2-6线性电阻器的伏安特性实验数据Ur ( V )10I ( mA )0. 012. 024. 046. 0 58. 071 0. 093. 测定半导体二极管的伏安特性按图2-7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35m A，二极管D的正向施 压Ud+可在00.75 V之间取值。在0. 50.75 V之间应多取几个测量点。 测反向特性时，只需将图2-7中的二极管D反接，且其反向施压Ud -可 达 30V。表2-8半导体二极管的正向特性实验数据Ud+ (V)0. 100. 300. 500. 550

6、. 600. 6 50. 700. 75I ( mA )000. 10. 51.85. 815. 448. 1表2-9半导体二极管的反向特性实验数据Ud - (V)0-5-1 0-15-20-25-30I ( mA )00000004. 测定稳压二极管的伏安特性正向特性实验：将图2-7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2C W51的正向施压。表2-10稳压二极管的正向特性实验数据Uz+ ( V )I ( mA )0. 10. 41.58. 050.50. 10. 30. 50. 60. 650. 70. 7 5反向特性实验：将图2-7中的R换成1K Q

7、 , 2CW51反接，测量 2CW 51的反向特性。稳压电源的输出电压Uo从020V ,测量2CW51二 端的电压Uz -及电流I ,由Uz可看出其稳压特性。表2-11稳压二极管的反向特性实验数据Uo(V)024681012141 61 820UZ- ( V)0-1. 76-2. 30 -2. 53 -2. 68-2. 80-2. 89-2. 96-3. 03-3. 08-3. 1 3I ( mA )0-0. 2-1.8 -3. 7-5. 6-7. 6-9. 7-11. 7-13.8-15. 8-1 8. 0五、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， 刻注意电流

8、表读数不得超过35m A。2. 如果要测定2AP 9的伏安特性，则正向特性的电压值应取0, 0.1 0， 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。六、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？电阻值不随电压、电流的变化而变化的电阻称为线性电阻。电阻值随着电压、电流的变化而改变的电阻，称为非线性电阻。 电阻器是线性元件，伏安特性为正比例直线.二极管的伏安特性曲

9、线 为一条曲线，在第一象限内类似二次函数过原点的上升曲线，在第三 象限也有类似开口向下的二次函数曲线.其曲线上可以找到反向击穿 电压，正向电压超过一定值时可视为正比例曲线。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？水平轴为电流，垂直轴为电压.也有把电压作为水平轴的，比如二极管 的伏安特性曲线.先从0点开始，依次增大，最后侧无穷点。3. 稳压二极 管与普 通二极 管有 何区别 ，其用 途如何？ 二极管的主要特性是单向导电性，也就是 在正向电 压的作用下， 导通电阻很小；而 在反向电压作用下导通电阻极大或无穷大。电路中 常把它用在整流方面上。稳压二极管的稳压原理：稳压二极管的特点就是加反向电压击 穿 后 ，其 两 端 的 电 压 基 本 保 持 不 变 。稳 压 二 极 管 用 来 稳 压 或 在 串 联 电 路中作基准电压4. 在图 2-7 中，设 U=2V ， U D +=0.7V ，则 mA 表 读数为 多少？ 读数 1=(2 -0. 7) - 200 X 1000=6.5( mA)实验结果分析1、电阻器是线性元件,伏安特性为正比例直线。2、白炽灯是非线性元件，伏安特性为斜率不断减少的曲线。3、极 管 是 非 线 性 元 件 ，二 极 管 的 伏 安 特 性 曲 线 为 一 条 曲 线 , 在 第 一