非线性元件伏安特性的测量
实验1线性和非线性元件伏安特性测定
2． 实验内容和步骤
3.接线图
实验13.异步电动机继电控制的基本电路
2.实验内容和步骤 3.接线图
2． 实验内容和步骤
3.接线图
1.实验原理
测量电容两端电压随时间变化的曲线 （P.22图6-4取消，电路中的电阻用电阻箱）
用示波器只能测电压，不能测电流。
用示波器测量电流曲线的方法：从电阻 上测电压，再换算成电流。
实验7.研究LC元件在直流电路和交流电 路中的特性
1.实验原理 2.实验内容和步骤 3.接线图
1． 实验原理
线性电感元件上的电压、电流关系为 线性电容元件上的电压和电流关系为
解放电过程的微分方程
U c(t)
U e (t t0)/ 0
观测方法：用函数信号发生器输入连续 的方波（包括正负阶跃），通过示波器 观测波形，测量时间常数
实验内容：四个电路，每个电路两组参 数，在坐标纸上绘制8张输出波形图；用 示波器测量第一个电路第一组参数的时 间常数（从充电曲线和放电曲线中任选 一条曲线测量）
（a）含源一端口网络
（b）用戴维南定理等效替代 图3-1等效电源定理
（c）用诺顿定理等效替代
2． 实验内容和步骤
3.接线图
实验4.电压源与电流源的等效变换
1.实验原理 2.实验内容和步骤 3.接线图
1． 实验原理
电流源是除电压源以外的另一种形式的电源，它可以给外电路提供电 流。电流源可分为理想电流源和实际电流源（实际电流源通常简称电流 源），理想电流源可以向外电路提供一个恒值电流，不论外电路电阻的大 小如何。理想电流源具有两个基本性质：第一，它的电流是恒值的，而与 其端电压的大小无关；第二，理想电流源的端电压并不能由它本身决定， 而是由与之相联接的外电路确定的。理想电流源的伏安特性曲线如图4-1所 示。
非线性元件伏安特性的测量
1.手动测量整流二极管伏安特性
根据数据作图，如下
根据所得趋势线所得开启电压U_0=0.65V
2.稳压二极管
注：当电压为负值时，测量十五组数据所得电流值都为0. 根据数据作图如下：
根据拟合直线可以得：U_0=4.89 V
3.发光二极管的伏安特性测量
红光二极管
根据图中趋势线得出U_0=1.88 V ,进而λ_红=hc/EU_O=660.8nm
绿光二极管
根据图中趋势线得出U_0=2.74 V ,进而λ_红=hc/EU_O=452.4nm
紫光二极管
根据图中趋势线得出U_0=3.23 V ,进而λ_红=hc/EU_O=384.5nm
对实验结果中的现象或问题进行分析、讨论：
在测量稳压二极管的伏安特性时，在取数据点时，没有准确估计稳压二极管的工作电压，使得所得图像不过平滑，部分数据点间距较大，在以后的实验中应在工作电压附近取较多的数据点。
而且由于电压量程与精度不能同时兼顾，当后来电压逐渐增大时，由于精度不够，有部分数据偏差较大而被舍弃，以后做此实验要取更多数据点。
线性与非线性元件伏安特性的测定
1．线性与非线性元件伏安特性的测定一．实验目的1．学习直读式仪表和直流稳压电源等仪器的使用方法2．掌握线性电阻元件、非线性电阻元件的伏安特性的测试技能3．加深对线性电阻元件、非线性电阻元件伏安特性的理解．验证欧姆定律二．实验原理电阻元件是一种对电流呈现阻力的元件，有阻碍电流流动的性能。
当电流通过电阻元件时，电阻元件将电能转换成其它形式的能量．并沿着电流流动的方向产生电压降。
电压降的大小等于电流的大小与电阻的乘积。
电压降和电流及电阻的这一关系称为欧姆定律。
U=IR上式的前提条件是电压U和电流I的参考方向相关联．亦即参考方向一致。
如果参考方向相反．则欧姆定律的形式应为U＝-IR电阻上的电压和流过它的电流是同时并存的．也就是说，任何时刻电阻两端的电压降只由该时刻流过电阻的电流所确定，与该时刻前的电流的大小无关，因此，电阻元件又被称为“无记忆”元件。
当电阻元件R的值不随电压或电流大小的变化而改变时，则电阻R两端的电压与流过它的电流成正比例。
我们把符合这种条件的元件称为线性电阻元件。
反之．不符合上述条件的电阻元件被叫做非线性电阻元件。
电阻元件的特性除了用电压和电流的方程式表示外，还可以用其电流和电压的关系图形来表示，该图形称为此元件的伏安特性曲线。
线性电阻的伏安特性曲线为一条通过坐标原点的直线，该直线的斜率即为电阻值，它是一个常数。
如图1-1所示。
半导体二极管是一种非线性电阻元件。
它的电阻值随着流过它的电流的大小而变化。
半导体二极管的电路符号用表示．其伏安特性如图1-2所示。
由此可见半导体二极管的伏安特性为非对称曲线。
图1-1线性电阻的伏安特性图l-2半导体二极管伏安特性对比图1-l和图1-2可以发现，线性电阻的伏安特性对称于坐标原点。
这种性质称为双向性，为所有线性电阻元件所具备。
半导体二极管的伏安特性不但是非线性的．而且对于坐标原点来说是非对称性的，又称非双向性。
这种性质为多数非线性电阻元件所具备。
半导体二极管的电阻随着其端电压的大小和极性的不同而不同，当外加电压的极性和二极管的极性相同时，其电阻值很小，反之二极管的电阻很大。
非线性元件伏安特性的测量实验报告
非线性元件伏安特性的测量实验报告一、实验目的1、了解非线性元件的伏安特性曲线。
2、掌握测量非线性元件伏安特性的基本方法。
3、学会使用相关仪器，如电压表、电流表、电源等。
4、通过实验数据的处理和分析，加深对非线性元件电学特性的理解。
二、实验原理非线性元件的电阻值不是一个恒定值，而是随着电压或电流的变化而变化。
常见的非线性元件有二极管、三极管、热敏电阻等。
在本次实验中，我们以二极管为例来测量其伏安特性。
当给二极管加上正向电压时，在电压较低时，电流很小，几乎为零。
当电压超过一定值（称为开启电压）后，电流迅速增加。
而当给二极管加上反向电压时，在一定的反向电压范围内，反向电流很小，且基本不随反向电压的变化而变化。
当反向电压超过某一值（称为反向击穿电压）时，反向电流急剧增加。
通过测量二极管在不同电压下的电流值，就可以得到其伏安特性曲线。
三、实验仪器1、直流电源：提供稳定的电压输出。
2、电压表：测量二极管两端的电压。
3、电流表：测量通过二极管的电流。
4、电阻箱：用于调节电路中的电阻值。
5、二极管：实验对象。
6、导线若干：连接电路。
四、实验步骤1、按照电路图连接实验电路，将电源、电阻箱、二极管、电压表和电流表依次连接。
2、调节电阻箱，使电路中的初始电阻较大，以保护电流表和二极管。
3、接通电源，缓慢调节电源的输出电压，从 0 开始逐渐增加。
在每个电压值下，记录电压表和电流表的读数。
4、测量正向伏安特性时，电压逐渐增加到一定值，注意观察电流的变化。
当电流急剧增加时，停止增加电压。
5、测量反向伏安特性时，将电源极性反转，同样从 0 开始逐渐增加反向电压，记录相应的电压和电流值。
6、重复测量多次，以减小误差。
五、实验数据记录与处理｜电压（V）｜正向电流（mA）｜反向电流（μA）｜｜｜｜｜｜ 00 ｜ 00 ｜ 00 ｜｜ 02 ｜ 00 ｜ 00 ｜｜ 04 ｜ 00 ｜ 00 ｜｜ 06 ｜ 10 ｜ 00 ｜｜ 08 ｜ 50 ｜ 00 ｜｜ 10 ｜ 100 ｜ 00 ｜｜ 12 ｜ 200 ｜ 00 ｜｜ 14 ｜ 400 ｜ 00 ｜｜ 16 ｜ 800 ｜ 00 ｜｜ 18 ｜ 1200 ｜ 00 ｜｜ 20 ｜ 1600 ｜ 00 ｜｜ 22 ｜ 2000 ｜ 00 ｜｜－05 ｜ 00 ｜ 00 ｜｜－10 ｜ 00 ｜ 00 ｜｜－15 ｜ 00 ｜ 00 ｜｜－20 ｜ 00 ｜ 00 ｜｜－25 ｜ 00 ｜ 00 ｜｜－30 ｜ 00 ｜ 00 ｜｜－35 ｜ 00 ｜ 00 ｜｜－40 ｜ 00 ｜ 00 ｜根据上述实验数据，以电压为横坐标，电流为纵坐标，分别绘制出二极管的正向伏安特性曲线和反向伏安特性曲线。
非线性元件伏安特性的测量
非线性元件伏安特性的测量在电子电路的设计过程中，非线性元件的特性参数对电路的性能影响很大。
因此，对非线性元件的特性参数进行准确测量与分析，是电子电路设计的必要内容。
而电路中常见的非线性元件有二极管、晶体管、场效应管、二极管管、三极管、MOSFET等。
其中，二极管是最基本的非线性元件，所以我们以二极管为例，介绍非线性元件伏安特性的测量。
1. 二极管的基本特性二极管是最基本的非线性元件之一，它是一种电路元件，在电路中广泛应用于能源转换、射频电路、数字电路等领域。
二极管的特性与材料和器件制备技术密切相关。
正向特性：在正向偏置条件下，二极管的阻抗较小，电流可以流过，可以发光。
2. 如何测量二极管的伏安特性？伏安特性是指元件的电流随电压的变化曲线，是非线性元件的一种重要特性。
测量二极管的伏安特性需要用到万用表和电源，具体的步骤如下：步骤1：将用于测量的二极管连接好，其中黑色的导线连接到二极管的负极，红色的导线连接到二极管的正极。
步骤2：接通电源，确保电压源的电压调节在0V以下。
步骤3：使用万用表测量电阻值，将电源的电压慢慢调高，注意保持电压范围在一定范围内。
步骤4：将测量得到的数据写下来，在Excel表格中绘制二极管的电流电压曲线。
3. 二极管伏安特性曲线分析通过测量得到的数据，我们可以分析二极管的伏安特性曲线。
在正向偏置时，二极管电流呈指数增长，这是由于载流子在PN结内部被拍散形成少子空穴，少子空穴受到势垒的作用立即跨过势垒流入N区，形成电流。
当负载电阻较小时，这种指数增长往往导致二极管烧坏。
在反向偏置时，二极管电流呈指数衰减，二极管的反向电阻十分大，无法形成电流。
当反向电压达到某些值时，二极管将出现击穿，形成反向电流，这通常被称为“反向击穿”，并且会让二极管损坏。
总之，测量非线性元件伏安特性是电子电路设计中一项重要的测试工作，通过对其特性曲线的分析可以了解其性能，影响电路性能的参数并做出优化。
非线性元件伏安特性的测量实验报告-基本模板
非线性元件伏安特性的测量实验报告-基本模板.docx非线性元件伏安特性的测量实验报告一、实验目的1. 掌握伏安特性测量的基本原理和方法；2. 了解非线性元件的基本特性和使用条件；3. 通过实验观察非线性元件的伏安特性，探究其非线性特性。
二、实验仪器1. 直流稳压电源；2. 电流表、电压表；3. 变阻器；4. 二极管；5. 晶体管等元件。
三、实验原理1. 二极管伏安特性二极管是一种具有非线性电性质的半导体元件，其伏安特性呈现出一定的折线性。
正向电压增加，二极管导通电流增加，其电压降逐渐减小，最终趋近于一个稳定的干接触电压；反向电压增加，二极管截止，几乎无表观电流。
因此，在二极管正向伏安特性曲线上，一段电压范围内表现为导通状态，称为“正导区”；另一段电压范围内表现为截止状态，称为“反向截止区”。
2. 晶体管伏安特性晶体管是一种受控的半导体放大器，其伏安特性是非线性的。
晶体管的输出电流与输入电压及偏置电压有关，而晶体管的输入电阻和输出电阻受到偏置电压的影响，具有较大的变化。
因此，晶体管的伏安特性存在多种类型，如单调式、双调式、S 型等，具有一定的特征。
四、实验步骤1. 准备实验仪器和元件。
2. 组装实验电路，如图所示。
3. 调节直流稳压电源的输出电压为所需电压，如0.1V、0.2V 等。
4. 用电压表测量二极管正反向电压，用电流表测量二极管正向电流。
5. 记录实验数据，绘制二极管正向伏安特性曲线，观察其特性，并测量二极管的大量反向电压。
6. 更换为晶体管等元件重复上述步骤，观察不同类型晶体管的伏安特性曲线，分析其性质。
五、实验结果与分析二极管、晶体管伏安特性曲线如下图所示：通过二极管、晶体管的伏安特性曲线可以看出，二极管在正向电压范围内，其电流随电压增加而增加，直到饱和状态，形成正向电流；而在反向电压范围内，其发生突变，极性反转，电流几乎为0；晶体管的伏安特性曲线则显示出不同类型晶体管的特征，如单调式晶体管的特征为输出电流与输入电压成正比，输出VS输入为线性，而双调式晶体管的电流输出与偏置电压存在双簇，输出与输入有一定的非线性关系。
线性与非线性元件伏安特性的测定
8 九孔实验方板 1块200mm×300mm
9 交直流电压电流表 2块 MC1102，MC1108
五．分析与讨论
1．按报告单上所列项日认真填写实验报告。
2．根据实验中所得数据，在坐标纸上绘制两个线性电阻、半导体二极管、小灯泡灯丝的伏安特性曲线。
3．分析实验结果，并得出相应结论。
基尔霍夫回路电压定律；电路中任意时刻．沿任一闭合回路，电压的代数和为零。其数
学表达式为
∑U=0。
此定阐明了任一闭合回路中各电压间的约束关系。这种关系仅与电路的结构有关．而
与构成回路的各元件的性质无关。不论这些元件是线性的或非线性的，含源的或无源的，时
变的或时不变的。
参考方向：
KCL和KVI表达式中的电流和电压都是代数量。它们除具有大小之外，还有其方向，其方向是以它量值的正、负表示的。为研究问题方便，人们通常在电路中假定一个方向为参考．称为参考方向。当电路中的电流(或电压)的实际方向与参考方向相同时取正值，其实际方向与参考方向相反时取负值。
2k
2.5k
开路
I(mA)
U(V)
2 验证戴维南定理
(1) 分别用直接测量法和补偿法测量C、D端口网络的开路电压UOC；
(2) 用补偿法(或直接测量法)所测得的开路电压UOC和步骤1中测得的短路电流(RL=0)ISC，计算C、D端入端等效电阻
(3)按图3一l(b)构成戴维南等效电路，其中电压源用直流稳压电源代替，调节电源输出电压，使之等于UOC，Ri用电阻箱代替，在C、D端接入负载电阻RL，如图3-5所示。按表3一l中相同的电阻值，测取电流和电压，填入表3—2。
用等效电路替代一端口含源网络的等效性，在于保持外电路中的电流和电压不变，即替
第2讲 非线性元件伏安特性的测量201210
非线性元件伏安特性的测量
五、实验数据的采集
2—2、普通稳压二极管反向伏安特性
序号 UD（v） UR（v） 1 2 3 4 5 6 ……
ID（A）
实验数据不能少于10个. 在作图纸上描出反向伏安特性曲线. 求出稳压二极管的稳压值UW
非线性元件伏安特性的测量
合理选定电源电压： 保证元件安全使用，测量值应小于其额定数值。 保证测量范围覆盖正常工作范围。 正式测量前对元件粗测： 大致了解元件特性、变化范围。 合理选取测量点，测量值变化大的，增加测量点。
序号 UD（v） UR（v） 1 2 3 4 5 6 ……
ID（A）
实验数据不能少于10个. 在作图纸上描出反向伏安特性曲线.
非线性元件伏安特性的测量
五、实验数据的采集
2—1、普通稳压二极管正向伏安特性
序号 UD（v） UR（v） 1 2 3 4 5 6 ……
ID（A）
实验数据不能少于10个. 在作图纸上描出正向伏安特性曲线.
当P区处于负电位、N区处于正电位. ——Pn结的空间电荷区变宽. 作用: ——形成在一定反向电压范围内与反 向偏置电压值无关的反向饱和电流. Pn结具有单向导电的特征
非线性元件伏安特性的测量
二、实验方案的策划
实验原理 ——普通二极管的伏安特性
二极管处于正向偏置工作状态
当正向电压小于某电压二极管 将处于为非导通状态.
k = RL/RAB
制流电路
制流曲线
非线性元件伏安特性的测量
四、实验步骤的策划
实验电路 ——分压电路及特征 k = RL/RAB
分压电路
分压曲线
非线性元件伏安特性的测量
四、实验步骤的策划
测量普通二极管的伏安特性
非线性元件伏安特性的测量
实验名称：非线性元件伏安特性的测量
班级：计算机111 姓名：杨炜学号：2011014169 教师：顾邦明
章凌霄2011014168
任务与要求
任务：1.白炽灯泡伏安特性研究；
2.二极管正向伏安特性测量；
3.稳压二极管反向伏安特性测量。
要求：设计一个完成任务1~3的具体实验方案（仪器选择、原理依据、电路设计、数据表格、数据处理方法等）。
实验仪器
数字万用表2个；DH-VC1直流恒压恒流源（恒压0-30V可调，恒流0-50mA可调）；整流二极管（1N4007）、白炽钨丝灯泡（12V/0.1A）、硅稳压二极管(2CW56);(470Ω/2W，2.2k Ω/1W，5kΩ/1W)电位器各一个，（100Ω/2W，200Ω/2W）电阻各一个；开关1个，导线若干，九孔插板。
原始数据记录
（见附表1）
实验一：钨丝灯泡特性描述
电路图
实验二：二极管正向伏安特性描述电路图
实验三：稳压二极管伏安特性描述电路图
结果分析与讨论
进行试验1时，必须根据白炽灯的规格来制定电路连线，要控制白炽灯分得电压不超过其额定电压，否则容易导致灯泡烧坏。
由于其它电阻的存在，并且各电路元件的实际值与标准值存在较大误差，所以我们小组在进行试验3：稳压二极管伏安特性描述的时候，在反向偏置电压到达7.5V左右时，便开始出现雪崩效应。
非线性元件伏安特性的测量_实验报告
非线性元件伏安特性的测量_实验报告【目的要求】1、学习测量非线性元件的伏安特性，了解进行伏安法测量时两种电表的连接方法和接入误差；2、学习用数字万用电表测量二极管，学习测量二极管的伏安特性；3、了解二极管的单向导电性和稳压二极管的稳压特性；4、了解白炽灯的伏安特性。
【实验原理】1、测量元件的伏安特性给一个电学元件通电，用电压表测出元件两端的电压，用电流表测出通过元件的电流，作出电压—电流的关系曲线，称作该元件的伏安特性曲线，这种研究元件特性的方法叫做伏安法。
2、测量元件特性时的注意事项（1）要了解元件的有关参数、性能及特点，实验中应保证元件安全使用，正常工作。
加在元件上的电压以及通过的电流都应小于其额定数值；（2）选择变阻器电路时应考虑到调节方便，能满足测量范围的要求。
实验中经常采用分压电路，如细调程度不够，可以采用两个变阻器组成二级分压（或制流）细调电路；（3）确定测量范围时，既要保证元件的安全，又要覆盖其正常工作范围，以反映元件特性。
应根据测量范围选定电源电压；（4）合理地选取测量点，可以减小测量值的相对误差。
测量非线性元件时，选择变化较大的物理量作为自变量较为方便，可以等间隔取测量点；在测量值变化时，可适当增加测量点；（5）在正式测量之前，应先对被测元件进行粗测，以大致了解被测元件特性、物理规律及变化范围，然后再逐点测量。
【实验内容】1、用数字万用电表测量二极管；2、用伏安法测量稳压二极管的伏安特性；3、测量二极管的伏安特性曲线；4、数据处理。
【仪器用具】序号仪器名称型号/规格单价(元）备注1伏安特性实验仪DH61022500含直流稳压电源、2个4位半数字电压表、二极管、稳压二极管、白炽灯泡、电阻、导线等。
非线性元件伏安特性的测量实验报告
非线性元件伏安特性的测量实验报告一、实验目的掌握非线性元件的基本伏安特性测量方法，了解非线性元件的特性及其应用。
二、实验装置编号名称规格型号1 数字万用表UT 61E2 直流稳压电源0-30V/2A3 非线性元件测量台4 二极管1N5408三、实验原理非线性元件是在电子电路中广泛应用，如稳压电源、调制解调、振荡器、放大器等。
本实验主要研究二极管的静态伏安特性。
二极管是一种常用的非线性元件，在实际应用中有广泛的应用。
它是由N型半导体与P型半导体组成的，其主要是基于PN结电容、PN结电阻以及开口电流特性。
PN结电容对于反向偏置的PN结二极管，从零偏置到反向阻断电压的范围内，PN结电容几乎恒定。
但是当反向电压大于反向阻断电压时，PN结的容值会出现跳跃式的变化。
PN结电阻当PN结二极管处于正向偏置电压下，由于载流子的注入和扩散，PN结区的导电性明显增大，PN结的电阻随之减小。
PN结二极管的电阻不如PN结电容跳跃式变化，而是沿着一条曲线逐渐减小。
当正向偏置电压越来越大时，PN结的电阻减小得越来越慢，达到接近0的电压也越来越大。
当微弱的正向电流通过PN结时，PN结的电阻几乎没有变化，这也是二极管经常使用的工作范围。
开口电流特性开口电流特性（也称为反向串联电阻特性）是指反向偏置PN结二极管时，当其反向电压达到一定值时，PN结周围的电场足以穿透薄的PN结空间区域引起电离，从而使空间区域中产生少量的载流子。
当反向电压继续升高时，由于电场强度的增大，电离现象急剧增强，开口电流大大增加。
这就是开口电流特性曲线。
四、实验过程1、将实验台接通电源，并打开电源输出开关。
2、选择电源输出电压为10V，则电源电流应为0.5A（如图1）。
3、使用数字万用表测量二极管的正向工作电流，并将测量的电流值记录在表格内。
4、将测量台上的电源极性反转，电源输出的极性变为反向偏置，使用数字万用表记录反向偏置时的电流值，并将记录的数据填写在表格中。
实验十二 非线性元件伏安特性的测量和研究
实验十二非线性元件伏安特性的测量和研究1. 实验目的：2）理解非线性元件的特性，并学会分析这些特性对电路性能的影响；3）现象演示、仿真软件的使用。
非线性元件的伏安特性就是电元件在电路中的电流和电压之间的关系，通常在非线性元件的使用中，非线性元件的伏安特性是一个重要的考虑因素。
非线性元件的特性对电路性能影响比较大，我们进行伏安特性的测量和研究可以更好的理解和应用非线性元件。
1）电压表；4）变阻器；5）串联电阻。
3.2 实验步骤：1）实验前需要介绍被测电气元器件，并分析其特性，明确实验目的。
被测电气元器件可以选用二极管等半导体元件，还可以选用锁相环等其他非线性器件。
2）按照电路图连接电路，打开电源，选择适当的电压和电流值，接通电路。
3）通过调节变阻器和串联电阻的阻值，测量被测元件的电流和电压值，记录在对应的数据表中。
4）根据测量得到的数据，绘制伏安特性曲线和戴维宁-劳埃德-泰勒(digatal多项式)，并分析电路性能。
3.3 实验注意事项：1）在使用电源时，注意安全，不要触摸裸露电线。
2）实验前需要检查电路连接是否正确，接线是否松动。
3）在测量数据时，要跟着实验规定的步骤走，遵循实验指导书中的数据记录表格，准确记录数据。
5）最后，使用现象演示、仿真软件进行仿真，检验实验结果的可靠性和正确性。
通过实验测量和数据处理，我们得到了非线性元件的伏安特性曲线和戴维宁-劳埃德-泰勒（digatal多项式），并对实验数据进行了分析。
实验结果表明，非线性元件的伏安特性是电路设计和应用中一个重要的考虑因素，并且在电路中起到重要的作用。
通过本次实验，我们更加深入地理解和应用非线性元件，并掌握了非线性元件伏安特性的测量和研究方法。
在今后的工作中，我们将不断探索各种方法和手段，更好地理解和应用非线性元件，推动电路设计和应用的进步。
非线性电阻元件伏安特性曲线的测定
非线性电阻元件伏安特性曲线的测定
非线性电阻是相对于线性电阻而言的。
前面我们学习了线性电阻的特点是其电阻值不随其两端电压或电流而变，或者说其伏安特性可用欧姆定律来表示，是在U-I平面上一条通过原点的直线。
而非线性电阻是指加在它两端的电压与通过它的电流之比值不是常数，其伏安特性不再是一条直线而是遵循某种特定的非线性函数关系。
通过非线性电阻的伏安特性很难用数学公式精确表达出来，而是借助于试验结果获得近似的非线性函数关系。
1．举例
非线性电阻元件在现代工业中应用非常广泛，例如各种半导体器件的伏安特性都是非线性的，如图所示就是半导体二极管的伏安特性。
非线性电阻的图形符号如图所示。
2．描述方法
一般来说，非线性电阻的伏安特性可以用下列函数关系来表示
或
对于前面一个式子来说，非线性电阻两端电压是其电流的单值函数，我们把这种非线性电阻称为电流掌握的电阻；对于后面的式子来说，电阻中的电流是电阻两端电压的单值函数，称之为电压掌握的电阻。
上述所介绍的半导体二极管则是属于一种“单调型”的元件，它同时是电流掌握又是电压掌握的非线性电阻元件。
测量非线性元件的伏安特性
稳压管反向击穿后，电流变化很大， 但其两端电压变化很小，利用此特性， 稳压管在电路中可起稳压作用。
UZ
反向
O
IZmin
IZ
IZmax
主要参数： UZ——稳压值 IZmin——最小稳压电流 IZmax——最大稳压电流
+
R0 U DZ
-
UZ 稳压
5、二极管伏安特性测量
测量二极管伏安特性应如何连接测量电路？
U Rx R A I
外接法：RV存在，使电流表测量值I≠IRx , 测出来的电阻Rx测： Rx测
所以有误差：
Rx2 Rx Rx测 Rx , Rx RV
Rx RV U I Rx RV
Rx Rx （相对误差） Rx Rx RV
（3）测量接法的选择
测二极管反向伏安特性
6、作出I~U曲线图 以电压为横轴，电流为纵轴，利用测得的正、 反向电压和电流的数据，绘出晶体二极管的伏安 特性曲线。由于正向电流读数为毫安，反向电流 读数为微安，纵轴上半段和下半段坐标纸上每小 格代表的电流值可以不同，但必须分别标注清楚。 注意： 1.测二极管正向伏安特性时，毫安表读数不得超 过二极管允许通过的最大正向电流值。 2.测晶体二极管反向伏安特性时，加在二极管上 的电压不得超过管子允许的最大反向电压。 实验时，如果违反上述任一条规定，都将会损坏 二极管。
测量非线性元件的伏安特性
1、测量元件的伏安特性 （1） 元件的伏安特性
线性元件——I～U特性曲线是一条直线
非线性元件——I～U特性曲线是一条曲线
I
O 线性电阻伏安特性曲线
I
A
B
U
C D
O
非线性元件伏安特性的测量
非线性元件伏安特性的测量::.
图一非线性元件伏安特性的测量实验装置全图
来源上海交通大学物理实验中心
满足欧姆定律U=RI的电阻，若加在其两端的电压U与通过电阻的电流I成线性关系，这种电阻叫线性电阻．但是很多器件的电压与电流不满足线性关系，这种电阻叫非线性电阻．非线性元件的阻值用微分电阻表示，定义为
R=dU/dI (1)
它表示电压随电流的变化率，又叫动态电阻或特性电阻．这个定义是电阻的普遍定义．
非线性电阻伏安特性总是与一定的物理过程相联系，如发热、发光、能级跃迁等．江崎玲於奈等人因研究与隧道二极管负电阻有关的隧穿现象而获得1973年的诺贝尔物理学奖．。
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电阻是导体材料和半导体材料的重要特性参数，在电学实验中经常要对电阻进行测量。
测量电阻的方法有多种，伏安法是常用的基本方法之一。
【实验目的】
1. 学习常用电磁学仪器仪表的正确使用及简单电路的联接。
2. 掌握用伏安法测量电阻的基本方法及其误差的分析。
3. 测定线性电阻和非线性电阻的伏安特性。
【实验原理】
【实验原理】
所谓伏安法，就是运用欧姆定律，测出电阻两端的电压和其上通过的电流，根据
R = V / I
即可求得阻值R。
也可运用作图法，作出伏安特性曲线，从曲线上求得电阻的阻值。
对有些电阻，其伏安特性曲线为直线，称为线性电阻，如常用的碳膜电阻、线绕电阻、金属膜电阻等。
有些元件，如灯泡、晶体二极管、稳压管、热敏电阻等，伏安特性曲线不是直线，称为非线性电阻元件，可通过作图法反映它的特性。
用伏安法测电阻，原理简单，测量方便，但由于电表内阻接入的影响，给测量带来一定系统误差。
在电流表内接法中，由于电压表测出的电压值V包括了电流表两端的电压，因此，测量值要大于被测电阻的实际值。
由
可见，由于电流表内阻不可忽略，故产生一定的误差。
在电流表外接法中，由于电流表测出的电流I包括了流过电压表的电流，因此，测量值要小于实际值。
由可见，由于电压表内阻不是无穷大，故给测量带来一定的误差。
上述两种联接电路的方法，都给测量带来一定的系统误差，即测量方法误差。
为此，必须对测量结果进行修正。
其修正值为
其中R为测量值，Rx为实际值。
为了减小上述误差，必须根据待测阻值的大小和电表内阻的不同，正确选择测量电路。
经过以上处理，可以减小和消除由于电表接入带来的系统误差，但电表本身的仪器误差仍然存在，它决定于电表的准确度等级和量程，其相对误差为
图16－1 电流表内接图16－2 电流表外接
式中和为电流表和电压表允许的最大示值误差。
【实验仪器】
电阻元件伏安特性实验仪，待测金属膜电阻、待测稳压管、待测小灯炮、待测二极管等。
【实验步骤】
1.测定金属膜电阻的伏安特性
（1）根据图16－1联接好电路。
金属膜电阻Rx为240W，每改变一次电压V，读出相应的I值，并填入下表中，作伏安特性曲线，再从曲线上求得电阻值。
电压(V)
电流(mA)
（2）根据图16－2联接好电路，仍用测量步骤1中Rx，每改变一次电流值读出相应的电压来。
同样作出伏安特性曲线，并从曲线上求得电阻值。
（3）根据电表内阻的大小，分析上述两种测量方法中，哪种电路的系统误差小。
2.测量稳压管的伏安特性
（1）稳压管的稳压特性
稳压管实质上就是一个面结型硅二极管，它具有陡峭的反向击穿特性，工作在反向击穿状态。
在制造稳压管的工艺上，使它具有低压击穿特性。
稳压管电路中，串入限流电阻，使稳压管击穿后电流不超过允许的数值，因此击穿状态可以长期持续，并能很好地重复工作而不致损坏。
稳压管的特性曲线如图16－3所示，它的正向特性和一般硅二极管一样，但反向击穿特性较陡。
由图可见，当反向电压增加到击穿电压以后，稳压管进入击穿状态曲线段，虽然反向电流在很大的范围内变化，但它两端的电压变化很小或基本恒定。
利用稳压管的这一特性，可以达到稳压的目的。
图16－3
（2）稳压管的参数
①稳定电压Vx。
即稳压管在反向击穿后其两端的实际工作电压。
这一参数随工作电流和温度的不同略有改变，并且分散性较大，例如2CW14型的=6~7.5V。
但对每一个管子而言，对应于某一工作电流，稳定电
压有相应的确定值。
②稳定电流Ix。
即稳压管的工作电压为稳定电压时的工作电流。
③动态电阻rx。
是稳压管电压变化和相应的电流变化之比，即。
④最大稳定电流Ixmax和最小稳定电流Ixmin。
Ixmax是指稳压管的最大工作电流，超过此值，即超过了管子的允许耗散功率；
Ixmin是指稳压管的最小工作电流，低于此
值，Vx不再稳定，常取Ixmin=1~2mA。
（3）稳压管伏安特性测定的实验电路
实验电路如图16－4所示。
E为0~12V可调电源，R为限流电阻器。
（4）测定稳压管的正向特性
①按图16－4连接电路，R阻值调到最大，可调稳压电源的输出为零。
②增大输出电压，使电压表的读数逐渐增大，观察加在稳压管上电压随电流变化的现象，通过观察确定测量范围，即电压与电流的调节范围。
③测定稳压管的正向特性曲线，不应等间隔的取点，即电压的测量值不应等间隔地取，而是在电流变化缓慢区间，电压间隔取的疏一些，在电流变化迅速区间，电压间隔取得密一些。
如测试的2CW14型稳压管，电压在0V~0.7V区间取3~5个点即可。
（5）测定稳压管的反向特性
①将稳压管反接；
②定性观察被测稳压管的反向特性，通过观察确定测试反向特性时电压的调节范围（即该型号稳压管的最大工作电流Ixmax所对应的电压值）。
③测试反向特性，同样在电流变化迅速区域，电压间隔应取得密一些。
3．测量小灯炮的伏安特性
（1）自行设计测试小灯炮伏安特性的线路；
（2）用测量数据画出小灯炮的伏安特性曲线。
（3）说明小灯炮的电阻特性。
4. 测量2AP型晶体二极管的正向和反向伏安特性
晶体二极管PN结在正向导电时电阻很小，反向导电时电阻很大，具有单向导电性。
随着所加电压的大小，电流也不是成比例的变化，它的伏安特性曲线是一条曲线，所以属非线性元件。
由图16－5可见，在二极管两端加正向电压时，在死区电压以内，二极管呈现的电阻较大，所以只有很小的电流，一旦超过死区电压，电流增长很快。
二极管的正向电流不允许超过最大整流电流，否则将导致二极管损坏。
当加反向电压时，由于少数载流子的作用，形成反向电流。
反向电压在一定范围内，反向电流很小，而且几乎不变，形
成反向饱和电流。
当反向电压增大到一定程度后，反向电流突然增大，出现反向击穿现象，此时二极管将因击穿而损坏，所以二极管必须给出反向工作电压(通常是击穿电压的一半)。
按图16－6连接电路，取电源电压为1.5V，从0V开始，每隔0.1V读一次电流，直到电流达30mA为止，作正向伏安特性曲线。
按图16－7连接电路，取电源电压为30V，从0V开始，每隔2～3V读一次数，直到30V为止。
观察并测定反向伏安特性。