电子元件的伏安特性的测定
当一个电子元件两端加上电压,
元件内有电流通过时,
电压与电流之间便有着一定的关系?/p>
通过此元件的电流随外加电压的变化关系曲线?/p>
称为伏安持性曲线.从伏安特性曲线所遵循的规律,即可得知该元件的导电特性.若元件的伏安特性曲线呈直线,称为线性电阻;若呈曲线?/p>
称为非线性电阻?/p>
非线性电阻的伏安特性所反映出来的规律总是与一定的物理过程相联系的?/p>
利用非线性元件的特性可以研制各种新型的传感
器、换能器,这些器件在温度、压力、光强等物理量的检测和自动控制方面都有广泛的应用。对非线性电阻伏安特性的研究,有助于加深对有
关的物理过程、物理规律及其应用的理解和认识?/p>
【实验目的?/p>
1.
了解线性电阻、非线性电阻的伏安特性;
2
.掌握用伏安法测电阻时电流表内接、外接的条件?/p>
3
.掌握电表量程的选择及读数?/p>
【实验原理?/p>
1
.伏安特性曲?/p>
常用的线绕电阻、炭膜电阻和金属电阻等,它们都具有以下的共同特性:即加在电阻两端的电压
U
与通过它的电流
I
成正比(忽略电流?/p>
效应对阻值的影响?/p>
。元件的伏安特性曲线呈直线,如?/p>
2.5-1
所示。具有这种特性的电阻元件称为线性电阻元件。对于热敏电阻、晶体二极管
等,这类元件的特点是:加在元件两端的电压
U
与通过它的电流
I
的比值不是一个定值,元件的伏安特性曲线呈曲线,如?/p>
2.5-2
所示。这?/p>
电阻元件称为非线性电阻元件。它的电阻定义为
R
?/p>
dU/dI
,由曲线的斜率求得?/p>
晶体二极管是典型的非线性元件,
通常用符?/p>
表示?/p>
它的正反两方向的电阻差异很大?/p>
其正向电阻只有几欧姆到几百欧姆,
而反向电阻却在几千欧姆以上?/p>
如图
2.5-2
中所示,当二极管加正向电压时,管子呈低阻状态,?/p>
OA
段,外加电压不足以克?/p>
P-N
结内电场对多数载流子的扩散所造成
的阻力,正向电流较小,二极管的电阻较大。在
AB
段,外加电压超过阈值电压(锗管约为
0.3V
,硅管约?/p>
0.7V
)后,内电场大大削弱,二
极管的电阻变得很小(约几十欧姆)
,电流迅速上升,二极管呈导通状态。相反,若二极管加上反向电压时,当电压较小时,反向电流很小,
在曲?/p>
OC
段,
管子呈高阻状?/p>
(截止)
?/p>
当电压继续增加到该二极管的击穿电压时?/p>
电流剧增?/p>
CD
段,本实验所用硅管大致在
U
=4.7v
左右?/p>
二极管被击穿,此时电阻趋于零值?/p>
2
.测伏安特性曲线的两种接线方式及其系统误差(电表的接入误差)的修正?/p>
用伏安法测电阻的电路接线方式有两种,如图
2.5
?/p>
3
和图
2.5
?/p>
4
所示?/p>
?/p>
2.5-3
是电流表外接法,?/p>
2.5-4
是电流表内接法,图中
R
0
?/p>
200
Ω
为保护电子元件的限流电阻。由于电流表和电压表内阻的影响,两种
接线方式都有系统误差。在外接电路中,电压表测得的是电?/p>
R
x
两端的电压。由于电流表外接,电流表测得的就不只是通过?/p>
错误!未指定
书签?/p>
?/p>
R
x
的电流,而是通过电压表和电阻的电流之和,?/p>
R
V
表示电压表的内阻,则
?/p>
?/p>
V
x
V
R
U
I
I
I
I
x
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
实验测得的电阻值应是:
?/p>
K
0
R
mA
?/p>
?/p>
V
x
R
?/p>
K
0
R
mA
?/p>
?/p>
V
x
R
?/p>
2.5-3
电流表外接电?/p>
?/p>
2.5-4
电流表内接电?/p>
+
?/p>
B
A
C
D
0
)
(
V
U
)
(
mA
I
0
U
I
I
U
R
?/p>
?/p>
2.5-1
线性电阻伏安特性曲?/p>
?/p>
2.5-2
晶体二极管伏安特性曲