实验报告：伏安特性曲线的测量

实验报告：伏安特性曲线的测量

实验报告 伏安特性曲线的测量

实验目的

1. 掌握数字万用表等常用仪器的使用
2. 学习实验操作的基本方法
3. 学习伏安特性曲线的测量方法

实验仪器与设备

• 实验元器件

• 直流电流表

• 数字万用表

• 直流稳压电源

• 仿真元件

• 稳压电源

• 电阻

• 滑动变阻器

• 二极管

• 电流表

• 电压表

实验仿真

(1)

(2)

(3)

实验原理

1. 伏安特性曲线的测定

• 所谓伏安特性曲线是指某一元件端口的u-i变化规律外特性)曲线。
• 在测量某一端口的伏安特性时，通常采用调节外接可调电阻的方法以得到不同的电压、电流值，在坐标平面上加以描述，最终得到该端口的伏安特性曲线。常用的测量方法有伏安测量法和示波测量法。
• 伏安测量法即用电压表、电流表测定端口伏安特性的测量方法。

2. 线性电阻元件

• 元件伏安特性曲浅为直线,加在电阻两端的电压与通过官的电流成正比,如图一

3. 非线性电阻元件

• 元件伏安特性曲线呈曲线,加在电阻两端的电压与通过它的电流的比值很个定值如图二.

4. 晶体二极管

• 是典型的非线性元件,它的正反方向电阻差异很大。当二极管加正向电压时,在0A段,外加电压不足以克服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,电阻较大,在AB段,外加电居超过闸值电压,内电场大大削弱,二极管电阻变得极小,呈导通状态。若二极管加上反向电压,电压较小时,反向电流小;在OC段,处于高电阻阻状态,当电压继续增加到击穿电压时,电流剧增;CD段,二极管被击穿,此时电阻趋于零值。

实验内容

(1) 实验一 电阻的伏安特性曲线实验

1. 检查元件的好坏

• 对于线路,可以看是否导通来检查好坏;对于电阻和二极管,可以用数字万用表来大致判断它的好坏。

2. 连接电路

• 下图为为电阻的伏安特性曲线实验电路图，按图所示电路在相应的条件下, 完成线路的连接。
  

3. 测量

• 测量时，先开路测量R1的实际电阻，再调节电源电压或电位器R2，记录各种电流值I及相应的电压值V。

4. 绘图

• 根据测量值，以电压V为横坐标，以电流1为纵坐标，即可得到伏安特性曲线。

  I(mA)	5.0	10.0	20.0	30.0	40.0	50.0
  V(V)	0.253	0.503	0.996	1.507	2.01	2.50

(2) 实验二 二极管的正向伏安特性曲线实验

1. 检查元件的好坏

• 对于线路,可以看是否导通来检查好坏;对于电阻和二极管,可以用数字万用表来大致判断它的好坏。

2. 连接电路

• 下图为为二极管的正向伏安特性曲线实验电路图，按图所示电路在相应的条件下, 完成线路的连接。
  

3. 测量

• 测量时，先开路测量二极管正向的实际电阻，再调节电源电压或电位器R2，记录各种电流值I及相应的电压值V。

4. 绘图

• 根据测量值，以电压V为横坐标，以电流I为纵坐标，即可得到伏安特性曲线。

  I(mA)	0	0.25	0.50	0.75	1.0	3.0	5.0	10.0	15.0
  V(V)	0.006	0.535	0.567	0.586	0.600	0.653	0.676	0.705	0.723

(3) 实验三

1. 连接电路

• 下图为为二极管的反向伏安特性曲线实验电路图，在实验二的基础上,把二极管反接.
  

2. 测量

• 测量时，先开路测量二极管反向的实际电阻，再调节电源电压或电位器R2，记录各种电流值I及相应的电压值V。

3. 绘图

• 根据测量值，以电压V为横坐标，以电流I为纵坐标，即可得到伏安特性曲线。

  I(μA)	0.01	0.05	0.09	0.20	0.49	0.99
  V(V)	0.1	0.5	1	2	5	10

数据处理

1. 根据所测数据，绘制电阻R1的伏安特性曲线，并由欧姆定律可得R1=50.82欧姆.
   

2. 根据所测数据，绘制二极管1n4001的伏安特性曲线,并由曲线估算二极管的开启电压大约为0.6V。
   
   

实验思考

1. 实验中不可以将R1换为1/4W 5KQ电阻,电阻过大,在电阻最小的情况,总电阻都是3.33k欧姆,这种情况下,会导致电流过小,实验误差比较大,无法精确测量电阻R1.

2. 实验中不可以将R1换为1/6W 50Q电阻,在这种情况下,电路1/6的电阻最大电流是3.3mA,电流限过小,误差较大.

3. 1N4001最大反向电压是50V,而1N4007最大反向耐压是1000V,它们最大正向电流都是1A,由于本电路是低压,低电流的电路,所以可以将二极管1N4001换为1N4007.

实验总结

1. 通过本实验我穿握了伏安法测电阻的方法,并根据电阻阻值分析选择合适量程,懂得绘制曲线图,怎么完成一个实验。

2. 通过本实验我深入了解了二极管的伏安特性曲线,了解了其阻值的变化情况,

3. 了解别实验中细心的重要性,细心才能较好读数,顺利完成实验.

4. 误差分析

• 仪器误差：测量仪器本身具有精度和误差范围。例如，万用表的精度限制了电压和电流测量的准确性。
• 连接线路阻抗：连接线路和插头等元件会引入额外的电阻、电感和电容，影响电压和电流的真实值。
• 温度效应：部分元器件的电阻、二极管的开启电压等参数会随着温度的变化而发生变化，这可能导致实验结果的误差。
• 载流子浓度：在半导体二极管中，载流子浓度会影响开启电压，而这个参数可能会因为样品不均匀或制造工艺而有所不同。
• 人为误差：包括读数误差、操作技术误差等。

本文原文来自IT知识分享网