2022年电路元件伏安特性的测绘 .pdf

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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

2、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 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

3、几 倍 ， 所 以 它的 伏 安 特 性 如 图 2- 5 中 b 曲 线 所 示 。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 0.2 0.3 V ， 硅 管 约 为 0.5 0-10-20-300.51ICDbddDbCU(V)( )名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共

4、 5 页 - - - - - - - - - 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 普 通 二 极 管类 似 ，但 其 反 向

5、 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

6、 。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0 30V12万用表FM -47 或 其 他1自 备3直 流 数 字 毫 安 表0 200mA14直 流 数 字 电 压 表0 200V15二极管IN 40071D G J-0 56稳压管2CW 511D G J-0 57白炽灯12V ， 0. 1A1D G J-0 58线 性 电 阻 器200 ， 1K / 8W1D G J-0 5四 、 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

7、 U， 从0 伏 开 始 缓 慢 地 增 加 ， 一 直 到10 V ， 记 下 相 应 的 电 压 表 和 电流 表 的 读 数 UR、 I 。图 2-6 线 性 电 阻 器 的 伏 安 特 性 测 定 电 路UmAR1KV名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 5 页 - - - - - - - - - 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 ）024681

8、0I （ mA ）0. 012. 024. 046. 058. 0710. 092. 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. 4620. 729. 933. 140. 949. 456. 23. 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

9、 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 0 0.75 V 之 间 取 值 。 在 0. 5 0.75 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. 600. 650. 700. 75I（ mA ）000. 10. 51. 85. 815. 448.

10、 1表 2-9 半 导 体 二 极 管 的 反 向 特 性 实 验 数 据UD(V )0-5-10- 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2C W51 ，重 复 实 验 内 容 3 中 的 正 向 测 量 。 UZ +为 2C W 51 的 正 向 施 压 。UmAR200VDIN4007名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - -

11、 - 第 3 页，共 5 页 - - - - - - - - - 表 2-10 稳 压 二 极 管 的 正 向 特 性 实 验 数 据UZ +（ V ）0. 10. 30. 50. 60. 650. 70. 75I （ mA ）000. 10. 41. 58. 050. 5 反 向 特 性 实 验 ： 将 图 2-7 中 的 R 换 成 1K ， 2C W51 反 接 ， 测 量2CW 51 的 反 向 特 性 。 稳 压 电 源 的 输 出 电 压 UO从 0 20V ， 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

12、压 二 极 管 的 反 向 特 性 实 验 数 据UO( V )02468101214161 820UZ（ V ）0-1. 76 - 2. 30 -2. 53 - 2. 68- 2. 80 -2. 89-2. 96-3. 03 -3. 08-3. 13I （ mA ）0-0. 2- 1. 8 - 3. 7- 5. 6-7. 6-9. 7-11. 7-13. 8-15. 8-18. 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 ，应 时刻 注 意 电 流 表 读 数 不 得 超 过 35m A 。2. 如

13、 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

14、 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 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

15、 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 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - -

16、- - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 5 页 - - - - - - - - - 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

17、 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 ， UD +=0.7V ， 则 mA 表 读 数 为 多 少 ？读 数 I=(2 -0. 7) 200 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、二 极 管 是 非 线 性 元 件 ，二 极 管 的 伏 安 特 性 曲 线 为 一 条 曲 线 ,

18、 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 电 流 一 直 为 零 ， 反 向不 导 通 。4、 稳 压 管 是 非 线 性 元 件 ， 其 伏 安 特 性 的 图 像 在 第 一 象 限 与 二 极 管 一样 ， 而 在 第 三 象 限 当 电 压 达 到 某 个 值 就 保 持 不 变 。误 差 分 析 : 由 于 白 炽 灯 和 二 极 管 受 温 度 的 影 响 比 较 大 ， 故 测 量 时 间 过长 ， 会 导 致 元 件 发 热 影 响 并 其 内 阻 ， 进 而 影 响 伏 安 特 性 的 测 量 结 果 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 5 页 - - - - - - - - -