二極管伏安特性曲線(xiàn)的測(cè)定

1、實(shí)驗(yàn)四 二極管伏安特性曲線(xiàn)的測(cè)定【一】實(shí)驗(yàn)?zāi)康碾娐分杏懈鞣N電學(xué)元件， 如碳膜電阻、線(xiàn)繞電阻、 晶體二極管和三極管、光敏和熱敏元件等。人們常需要了解它們的伏安特性，以便正確的選用它們。通常以電壓為橫坐標(biāo)，電流為縱坐標(biāo)作出元件的電壓一電流關(guān)系曲線(xiàn)，叫做該元件的伏安特性曲線(xiàn)。如果元件的伏安特性曲線(xiàn)是一條直線(xiàn)，說(shuō)明通過(guò)元件的電流與元件兩端的電壓成正比，則稱(chēng)該元件為線(xiàn)性元件（例如碳膜電阻）；如果元件的伏安特性曲線(xiàn)不是直線(xiàn)，則稱(chēng)其為非線(xiàn)性元件（例如晶體二 極管、三極管）。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)測(cè)量二極管的伏安特性曲線(xiàn)，了解二極管的單向?qū)щ娦缘膶?shí)質(zhì)?！径繉?shí)驗(yàn)原理晶體二極管是常見(jiàn)的非線(xiàn)性元件，其伏安特性曲線(xiàn)如圖1所示。

2、當(dāng)對(duì)晶體二極管加上正向偏置電壓，則有正向電流流過(guò)二極管，且隨正向偏置電壓的增大而增大。開(kāi)始電流隨電壓變化較慢，而當(dāng)正向偏壓增到接近二極管的導(dǎo)通電壓（鍺二極管為0.2左右，硅二極管為0.7左右時(shí)），電流明顯變化。在導(dǎo)通后，電壓變化少許，電流就 會(huì)急劇變化。當(dāng)加反向偏置電壓時(shí)，二極管處于截止?fàn)顟B(tài)，但不是完全沒(méi)有電流，而是有很小的反向電流。該反向電流隨反向偏置電壓增加得很慢，但當(dāng)反向偏置電壓增至該二極管的擊穿電壓時(shí)，電流劇增，二極管 PN結(jié)被反向擊穿。&A當(dāng)正向?qū)〞r(shí)，注意不要超過(guò)其規(guī)定的額二極管一般工作在正向?qū)ɑ蚍聪蚪刂範(fàn)顟B(tài)。定電流；當(dāng)反向截止時(shí)，更要注意加在該管的反向偏置電壓應(yīng)小于其反向擊穿電

3、壓。但是， 穩(wěn)壓二極管卻利用二極管的反向擊穿特性而恰恰工作于反向擊穿狀態(tài)。本實(shí)驗(yàn)用伏安法測(cè)定2所示。電壓表與電流表有兩種不同的接法。如圖2，電壓表接A、A、D端叫做電流表內(nèi)接。電流表外接時(shí)，其讀數(shù)為流二極管的伏安特性，測(cè)量電路如圖測(cè)定二極管的電壓與電流時(shí)， D兩端叫做電流表外接；電壓表接然后過(guò)二極管的電流Id與流過(guò)電壓表電流IV之和，即測(cè)得的電流偏大；電流表內(nèi)接時(shí)，電壓表 讀數(shù)為二極管電壓 Vd與電流表電壓 Va之和，即測(cè)得的電壓偏大。因此，這兩種接法都有 測(cè)量誤差。這種由于電表接入電路而引起的測(cè)量誤差叫做接入誤差。接入誤差是系統(tǒng)誤差， 只要知道電壓表的內(nèi)阻 Rv或電流表的內(nèi)阻 Ra,就可以把

4、接法造成的測(cè)量誤差算出來(lái)， 選用測(cè)量誤差較小的那種接法。電流表外接，造成的電流測(cè)量誤差為：1 DI VRD1 D1 DRV電流表內(nèi)接，造成的電壓測(cè)量誤差為:Vd Va RaVd Vd Rd其中Rd、Rv、Ra、分別是二極管的內(nèi)阻，電壓表的內(nèi)阻和電流表的內(nèi)阻。測(cè)量時(shí)究竟選用哪種接法，要看 Rd、Rv、Ra的大小而定。顯然，若 Rd/Rv Ra/Rd應(yīng)選用電流表內(nèi)接，反 之則選用電流表外接?！救繉?shí)驗(yàn)裝置直流穩(wěn)壓電源、直流電壓表 2個(gè)、直流電流表2個(gè)、滑線(xiàn)變阻器、待測(cè)二極管、開(kāi)關(guān)、 導(dǎo)線(xiàn)等。注意事項(xiàng)：1. 為保護(hù)直流穩(wěn)壓電源，接通或斷開(kāi)電源前均需先使其輸出為零；對(duì)輸出調(diào)節(jié)旋鈕的調(diào)節(jié) 必須輕而緩慢。

5、2. 更換測(cè)量?jī)?nèi)容前，必須使電源輸出為零，然后再逐步增加至需要值，以免損壞元件。3. 測(cè)定2AP型鍺二極管的正、反向伏安特性曲線(xiàn)時(shí)，注意正向電流不要超過(guò)20mA，反向 電壓不要超過(guò)25V。4 開(kāi)始實(shí)驗(yàn)時(shí)，作為分壓器的滑線(xiàn)變阻器的滑動(dòng)觸頭C 應(yīng)置于使輸出電壓為最小值處?！舅摹?實(shí)驗(yàn)內(nèi)容一、必做內(nèi)容1確定電流表的接法，參照?qǐng)D1，選取測(cè)量二極管正向伏安特性和反向特性時(shí)所用的電壓表和電流表的量程。 在該電表上查與所選量程相應(yīng)的內(nèi)阻 RV 和 RA 值。因二極管的正、 反向電阻都隨外加電壓而變化，只能給出一大致的數(shù)值，在正常使用范圍內(nèi)，對(duì) 2AP 型二 極管，正向時(shí) RD 可取 1000 ，反向時(shí)取 1

6、00K 。由所選用的 RD、 RV、RA 值用判定式確 定電流表的接法。2按照所選用的正確接法接線(xiàn)，測(cè)定 2AP 型鍺二極管的正、反向伏安特性曲線(xiàn)。測(cè)正 向特性時(shí)，電源電壓可取 3 伏；測(cè)反向特性時(shí)，電源電壓可取 20 伏。滑動(dòng)一下滑線(xiàn)變阻器 的滑動(dòng)觸頭，看一看電壓和電流的大致變化范圍，以及電表的選擇是否合適。3電壓與電流均從零開(kāi)始測(cè)量，然后讓滑線(xiàn)變阻器的滑動(dòng)觸頭C 點(diǎn)向輸出電壓增大方向緩緩移動(dòng)， 按照電壓和電流的實(shí)際變化范圍選取數(shù)據(jù)點(diǎn)， 記下電流表和電壓表讀數(shù) （不要 超過(guò)二極管額定值） 。對(duì)正向及反向的 ID-VD 關(guān)系都要測(cè) 10 個(gè)以上的點(diǎn)，并注意在曲線(xiàn)的 彎曲部分，點(diǎn)應(yīng)密些，在平直部

7、分，點(diǎn)可稀些。4自擬表格記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)， 用毫米方格紙作 2AP 型二極管的正向及反向伏安特性曲線(xiàn)。 因正、反向電壓電流相差很大，作圖時(shí)可選用不同單位。二、選做內(nèi)容1 已知加在燈泡上的電壓與通過(guò)燈絲的電流之間的關(guān)系為1 KUn型，其中K, n是與燈泡有關(guān)的常數(shù)， 試通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定 K和n,得出I隨U變化的經(jīng)驗(yàn)公式。注意： 小燈泡的工 作電壓不超過(guò) 6 伏。2分別用內(nèi)接法和外接法來(lái)測(cè)定二極管的正向伏安特性曲線(xiàn)，并畫(huà)在同一坐標(biāo)系中進(jìn) 行比較,然后對(duì)兩種方法所得結(jié)果都進(jìn)行修正,再做比較。思考題伏安特性曲線(xiàn)的斜率的物理意義是什么？用伏安法測(cè)二極管特性曲線(xiàn)產(chǎn)生的誤差屬什么性質(zhì)的誤差？為何會(huì)產(chǎn)生這種誤差？能 否消除或作修正？方法如何？在測(cè)定二極管反向特性時(shí), 有同學(xué)發(fā)現(xiàn)所加電壓還不到 1 伏,