测量二极管的伏安特性.docx

实验五测量二极管的伏安特性 、实验目的： 1、学习测量伏安特性的方法; 2、了解二极管的伏安特性。 二、实验仪器 稳压电源、滑线变阻器、待测二极管、指针式万用表、数字万用表 万用电表结构、原理，操作规程见实验三制流电路和分压电路的相关论述，请同学们认真学习三、实验原理 实验中常用的线绕电阻、碳膜电阻及金属膜电阻等，均为线性电阻。即加在该电阻上的电压与通过其中的电流总是成比例的变化。若以纵轴表示电流，横轴表示电压作图，得到一条直线。这类电阻严格服从欧姆定律。反之，不满足欧姆定律或加在其上电压与通过的电流没有线性关系的元件，均成为非线性电阻元件，如二极管。 以纵轴表示通过非线性电阻元件上的电流，以横轴表示加在其上的电压，所得图像为一曲线。即图上各点的电压与电流的比值，不是一个常数。此时说这个器件的阻值是多少，意义是不明确的。只有在电压、电流为确定值时，才有确定的涵义。用任何一个阻值，都不能表明这种器件的电阻特性，一般用I?U曲线来反映，称之为伏安特性曲线。 二极管的伏安特性曲线如图一所示。 若给二极管加正向偏置电压（即在二极管的正端接高电位，负端接低电位），则二极管有正向电流通过（多数载流子导电），电路中有较大的电流。随着正向电压的增加，电流也增加。开始时，电流随电压变化很缓慢，而当正向电压增到二极管的导通电压时（锗管为0.2V左右，硅管为0.7V左右）电流急剧变化，且在导通时，电压变化少许，电流就会有很大的变化。 相反，若在二极管上加反向偏向电压（即在二极管的正极接低电位，负极接高电位），当电压较小时，二极管处截止状态，此时反向电流很小。其值随反向电压的增高而增高得特别缓慢，几乎保持恒定。当反向电压则增到该二极管的击穿电压时，电流猛增，这种现象称之为二极管被击穿。 通常测定二极管伏安特性有两种方法。 1、伏安法 伏安法测定电阻是电磁测量中最基本测量方法之一，利用欧姆定律的原理，验证U、I、R三者之间的关系。实验所用仪器为电压表，电流表等，简单且使用方便，但在具体测量中，电表的内阻对测量结果有影响，所以该方法有明显的系统误差。当有直流电流通过待测电阻时，用电压表测出两端的电压U，同时用电流表测出通过的电流，然后根据欧姆定律算出待测电阻的数值。 伏安法测电阻时，电表的接法有两种： 内接法一电流表接在电压表的里侧；外接法一电流表接在电压表的外侧。 但这两种接法都不可能同时测准电压和电流，使测量结果产生系统误差。根据待测电阻的大小，选择合适的接法，可以使系统误差较小，甚至可以忽略不计。二极管的伏安特性也可以用这种方法，就将电阻换成二极管进行测量。 因二极管的反向电阻Rx>>RA，故可以测二极管的反向伏安特性，误差较小。 见图二' 因二极管的正向电阻Rx在导通电压以Rx<<RV，故用来测定二极管的正向伏安特性，误差较小见图三:'图二内接法图三外接法 图二内接法 图三外接法 2、电桥法 电桥法测二极管正向特性线路，见图四所示，当检流计G指零时，电压表示二极管两端的正向电压值，电流表示值表示流过二极管的正向电流。R1为限流电阻，R2为分压电阻，改变R1，R的值，'电压表示值随之改变，如果G指示为零，贝『电压表示值就是二极管端压Ud。因G指零时，桥路平衡，故称之电桥法。 如果将稳压电源的极性反向连接，按与上述相同的方法，可测量二极管的反向特性曲线。 电桥法消除了电流表的降压，电压表的分流引起的系统误差，因此非常准确。但只能采取试探性调整R1、R2、R0，每点都要反复多次调整，才能使G指零。达到平衡，测定V，I。因此，非常麻烦和费时□。 用电流表内接法外接法测定二极管伏安特性，因为电流表要降压，电压表要分流，都用电表测量存在比较大的系统误差，但操作方便，因而在要求不高的场合中使用。现在数字万用表电压档接入电阻已达10M，分流只有几微安，故用它测定二极管的正向电压时，几乎达到了电桥法的精度。只需移动变阻器触头C一次，就能读出该点的I，V。而因我们采用内接法外接法测定二极管伏安特性，用指针表测电流，数字万用表测电压，达到了方便、快速、准确。 四、实验内容 测量二极管的正向特性 按图3,接好线路，接通电源，使二极管正向导通。电源电压调至1.5V，预置《的触头C在中央。移动C，观察在导通区加在二极管上电压随电流变化的现象，并确定电压和电流的测量范围。(电流I在100mA以内) 测量二极管正向特性曲线。不要间隔的取点，在电流变化缓慢区电压间隔取得疏一些，在变化迅速区，间隔取的疏些。以硅管为例，电压在0-0.6V区间每隔0.1V取一个点，而在0.6V-0.8V区间每隔0.05V取一个点为好。锗管电压在0.3V以内，每隔0.1伏取一点，以后每隔0.05伏测一点，测到80mA为止。注意在测量中不断选择电流档量程。使读数在该档量程1/10以上。 2.测量二极管的