稳压二极管伏安特性的测量

收 稿 日 期 ：２０１３ — ０４ — ２ｌ 通 讯 作 者 ：彭 跃红 （１９８３一 ），男 ，云南 师 宗 人 ，助 教 ，主要 从 事 电 磁 场 与 电磁 波 方 面研 究 。 · ３２ · 楚 雄 师 范 学 院 学 报 ２０１３年 第 ９ 期
和 俊 杰 ， 丁 鸿 哲 ，彭 跃 红 ：稳 压 二 极 管 伏 安 特 性 的 测 量
第 二 十 八 卷 第 九 期 ２０１３年 ９月
楚 雄 师 范 学 院 学 报
ＪｏＵＲＮＡＬ ＯＦ ＣＨＵＸＩＯＮＧ ＮＯＲＭ ＡＬ ＵＮⅣ ＥＲＳｒＩＹ
Ｖｏ１．２８ ＮＯ．９ Ｓｅｐ．２０１３
稳 压 二 极 管 伏 安 特 性 的 测 量
和俊 杰 ，丁鸿哲 ，彭跃红
（楚 雄 师 范 学 院物 理 与 电子 科 学 系 ，云 南 楚 雄 ６７５０００）
电 阻 。。保 持 滑 动 变 阻 器 滑 动 触 头 和 电源 电压 Ｅ不 变 ，通 过 调 节 电阻 箱 。使 开 关 无 论 在 Ａ位 置 还 是 Ｂ位 置 ，电压 表 上 的 读 数 都 不 变 。
Ｅ
图 １．２ 等 效 法 测 量 二 极 管 伏 安 特 性 电路
根 据 欧 姆 定 律 可 知 ：
和 流 过 二 极 管 的 电流 是 分 开 测 量 ，因此 采 用 等 效 法 测量 二 极 管伏 安 特 性 不 存 在 理 论 误 差 。 １．３ 直 流 电桥 法
图 １．３ 直 流 电桥 法 测 量 二 极 管伏 安 特 性 电路 电路 如 图 １．３所 示 。 图 中 Ｇ为 检 流 计 ， ：为 限流 电 阻 。 电 流 表 和 电 阻 箱 、 电 压 表 、稳 压 二 极 管 和 电 阻箱 Ｒ。构 成 直 流 电桥 的 四个 桥 臂 。调 节 可 以改 变 电压 表 示 数 ，通 过 调 节 电阻 箱 Ｒ 和 可 以使 流 过 检 流 计 中 的 电 流 为 ０，此 时 电 桥 达 到 平 衡 。 当直 流 电桥 达 到 平 衡 时 ，流 过 电 流 表 测 量 的 电 流 就 等 于 流 过 二 极 管 的 电 流 ，电 压 表 测 量 的 电压 就 为 稳 压 二 极 管 两 端 的 电 压 。 因此 ，采 用 直 流 电 桥 法 测 量 二 极 管 的伏 安 特 性 不 会 引入 方 法误 差 ＿４］。
２．数 据 测 量 和 结 果 分 析 以稳 压 二 极 管 为 例 ，分 别 采 用 上 述 三 种 方 法 测 量 其 伏 安 特 性 。 实 验 时 采 用 数 字 万 用 表 来 测 量 电 压 和 电流 ，电 流 表 量 程 最 小 为 ， 电 阻 箱 阻 值 可 调 范 围为 ０－９９９９９．９Ｑ，最 小 阻 值 可 调 为 ０．１Ｑ， 这样 保 证 了 测 量 精 度 ， 同时 ，保 证 电桥 平 衡 易 于调 节 。 通 过 实验 数 据 测 量 ，并 利 用 ｏｒｉｇｉｎ软件 对 所 测 实 验数 据 进 行 处 理 ，分 别 绘 制 了这 三 种 方 法 下 测 量
１．测 量 二 极 管 伏 安 特 性 曲线 的 三 种 方 法 １．１ 伏 安 法
Ｅ
图 １．１ 伏 安 法 测 量 二 极 管 伏 安 特 性 电路
如 图 １．１所 示 ，当开 关 Ｋ 打 向 Ａ 位 置 时 ，电 流表 内接 法 ，此 时二 极 管 等 效 电阻 的测 量 值 为 ：
Ｒ ／／ＲＤ＝ Ｒ ／／ （ ＋Ｒ０）
（２）
ＲＤ ＝ Ｒ＾＋Ｒ０
（３）
电流 表 测 量 的 电流 Ｉ就 是 流 过 二 极 管 的 电流 ，即 ：
Ｉｏ： Ｉ
（４）
用 等 效 法 测 量 二 极 管 伏 安 特 性 避 免 了 接 入 电压 表 时 产 生 的支 路 电流 。此 时 ，二 极 管 两 端 的 电压
Ｒ ＝ ＲＤ＋
（１）
其 中 ，Ｒ。为 二 极 管 等效 电 阻 的 实 际值 ，Ｒ 表示 电 流 表 的 电 阻 。
当开 关 Ｋ’打 向 Ｂ位 置 ，电流 表 外 接 法 ，此 时 二 极 管 的 测 量值 为 ：

（２）
其 中 ，Ｒ 为 电压 表 的 内阻 。 不管 采 用 电 流表 内接 法 还 是 外 接 法 测 量 二 极 管 的 伏 安 特 性 ，都 会 引 入 方 法 误 差 。针 对 二 极 管 为 非 线性 电 阻 ，其 正 向 电 阻较 小 ，容 易 满 足 尺 远 远 大 于 Ｒ。这 一条 件 ，故 实 验 采 用 电流 表 外 接 法 测 量 二 极 管 正 向伏 安 特 性 ；同 时 ，二 极 管反 向 电 阻较 大 ，容 易 满 足 远 远 小 于 Ｒ。这一 条 件 ，故 实 验 采 用 电 流 表 内接 法 测量 二极 管反 向伏 安特 性 。 １．２ 等 效 法 等 效 法 ［２ 测 量 电路 如 图 １．２所 示 。等 效 法 实 际 上 是 用 一 个 电阻 完 全 替 代 二极 管 在该 电压 下 的 等 效
引 言 二 极 管 是 非 线 性 元 件 ，具 有 单 向 导 电 性 能 。其 正 向 电 阻 小 ，反 向 电 阻 大 。 正 向 电 阻 比较 复 杂 ， 变 化 范 围较 大 ，当正 向 电压 小 于 二 极 管 死 区 电压 时 ，基 本 不 导 电 ， 电 阻 较 大 ；当 正 向 电压 加 大 到 正 常 工作 区 域 时 ，电 阻较 小 。对 二 极 管 伏 安 特 性 曲 线 的 测 量 ，常 采 用 伏 安 法 。但 是 伏 安 法 测 这 种 阻 值 变 化 范 围很 大 的二 极 管 ，无 论 采 用 内 接 法 还 是 外 接 法 ，都 不 能 精 确 地 测 量 出 二 极 管 的 伏 安 特 性 曲 线 。稳 压 二 极 管 的外 特 性 曲 线 与普 通 二极 管相 似 ，其 差 别 是 稳 压 二 极 管 的反 向特 性 曲线 比较 陡 。
摘 要 ：本 文 通 过 伏 安 法 、等 效 法 和 直 流 电 桥 法 三 种 方 法 分 别 测 量 稳 压 二 极 管 的 伏 安 特 性 。利 用 ｏｒｉｇｉｎ软 件 描 绘 出这 三 种 方 法 测 量 的 伏 安 特 性 曲线 ，并 进 行 分 析 比较 。
关 键 词 ：稳 压 二 极 管 ；伏 安 法 ；直 流 电桥 中 图分 类 号 ：ＴＮ３０７ 文 章 标 识 码 ：Ａ 文章 编 号 ：１６７１ — ７４０６ （２０１３）０９ — ００３２ — ０３