电学元件的伏安特性测量

二、线性电阻和非线性电阻
• 线性电阻 • 非线性电阻
I
I
U
对线性电阻我们可以直接通过 欧姆定律，确定出线性电阻 阻值： R＝U/I
U
对非线性电阻我们不能应用欧姆 定律，但是可以考虑一小段特性 曲线，确定出动态电阻： R＝△U/△I
三、实验线路的比较与选择
实验中使用的电路对电流表有内接和外接两种：
A V A Rx
内接
外接
V
Rx
当电流表内阻为0，电压表内阻无穷大时，两种电路 都不会带来附加测量误差。
被测电阻： Rx U
I
非理想状态（电流表内阻非0，电压表内阻非无穷 大），如果用上述公式计算电阻值，无论采用哪一种 联接都将产生接入（系统）误差。
1、内接法的接入误差和修正
采用这种方法测量，我们 得到的电阻实际是电流表 内阻和待测电阻之和，即：
，计算出电阻修正值。
⑷在反向、正向伏安特性测试数据表中，以U为 横坐标、I为纵坐标，作出非线性二极管的伏安特 性曲线。
Fra Baidu bibliotek
I
反向击穿电压
U
正向导通电压
二极管的应用 1、整流二极管：利用二极管单向导电性，可以把方向交替变 化的交流电变换成单一方向的脉冲直流电。 2、开关元件：二极管在正向电压作用下电阻很小，处于导通 状态，相当于一只接通的开关；在反向电压作用下，电阻很 大，处于截止状态，如同一只断开的开关。利用二极管的开 关特性，可以组成各种逻辑电路。 3、限幅元件：二极管正向导通后，它的正向压降基本保持不 变（硅管为0.7V，锗管为0.3V）。利用这一特性，在电路中 作为限幅元件，可以把信号幅度限制在一定范围内。 4、继流二极管：在开关电源的电感中和继电器等感性负载中 起继流作用。 5、检波二极管：在收音机中起检波作用。 6、变容二极管：使用于电视机的高频头中。 7、显示元件：用于VCD、 DVD、计算器等显示器上。 8、稳压二极管：反向击穿电压恒定，且击穿后可恢复，利用 这一特性可以实现稳压电路。
实验原理
一、概述 二、线性电阻和非线性电阻 三、实验线路的比较与选择 四、二极管的伏安特性
一、概述
伏安法测电阻是电阻测量的基本方法 之一。当一个元件两端加上电压时，元 件内就有电流通过，电压和电流之间存 在着一定的关系。该元件的电流随外加 电压的变化曲线，称为伏安特性曲线。 从伏安特性曲线所遵循的规律，可以得 知该元件的导电特性。
20mA 700Ω
20V
正向伏安特性测试数据表
U（V）
I (mA) 电阻直算值(KΩ) 电阻修正值(KΩ)
0.050 1.000 2.000 4.000 6.000 8.000 10.000 14.000 18.000
⑵按式 R=U/I ，计算出电阻直算值。 ⑶按公式
1 I 1 Rx U RV
x A
x V
1KΩ电阻器伏安特性测试数据表
电流表内接测试 U（V） 2.000 I（mA） Rx直算值 Rx修正值 （kΩ） （kΩ） U（V） 2.000 电流表外接测试 I（mA） Rx直算值 Rx修正值 （kΩ） （Ω）
4.000
6.000 8.000 10.000
4.000
6.000 8.000 10.000
四、二极管的伏安特性
• 二极管是一种具有单向导电的二端器件，具有按照外加电压 的方向，使电流流动或不流动的性质。
• 对二极管施加正向电压时，则二极管中就有正向电流通过， 随着电压的增加，开始时，电流随电压变化很缓慢，而当正 向偏置电压增至接近二极管导通电压时（硅管为 0.7V左右）， 电流急剧增加，二极管导通后，电压的少许变化，电流的变 化都很大。
反相伏安特性测试数据表
U(V) I (mA ) 电阻直算值(KΩ) 电阻修正值(KΩ)
0.050 0.100 0.200 0. 500 1.000 2.000 3.000 4.000
（3）按式 R=U/I ，计算出电阻直算值。
（4）按公式
Rx
U RA I
，计算出电阻修正值。
B、正向特性测试 二极管在正向导通时，呈现的电阻值较小，采 用电流表外接测试电路。 ⑴变阻器设置700Ω，调节直流稳压电源，将相应 的电压、电流值记录列表。
• 当施加反向电压时，二极管处于截止 状态，其反向电压增加至该二极管的 击穿电压时，电流猛增，二极管被击 穿，在二极管使用中应竭力避免出现 击穿观察，这很容易造成二极管的永 久性损坏。所以在做二极管反向特性 时，应串入限流电阻，以防因反向电 流过大而损坏二极管，并注意不要超 过二极管允许的最大反向电压值。
大
学
物
理
实
验
电学元件的伏安特性测量
实验目的
• 掌握伏安法测量电阻时，电流表内接和
外接时的条件；
•通过对二极管伏安特性的测试，了解非
线性电阻，掌握二极管的非线性特点。
实验仪器
DH6102型伏安特性实验仪 本实验仪由直流稳压电源、可变电阻 器、电流表、电压表及被测元件等五部
分组成。
DH6102型伏安特性实验仪
实验内容（一）
1．测定线性电阻的伏安特性 ⑴选被测电阻器的电阻为 1KΩ，电流表量程为20mA， 电压表量程为20V。 ⑵电流表内接测试： 将电流表内接，调节直流 稳压电源，取合适的电压 变化值（如从2.000V变化 到14.000V，变化步长取为 2.000V），将相应的电流 值记录列表 。
⑶电流表外接测试： 将电流表外接，调节直流 稳压电源，取合适的电压 变化值（如从2.000V变化 到14.000V，变化步长取为 2.000V），将相应的电流 值记录列表 。 ⑷按式 R=U/I ，计算出电阻直算值。 1 I 1 U ⑸按式 R I R （内接）和 R U R （外接），分别 计算出内接、外接时的电阻修正值。 ⑹以U为横坐标，I为纵坐标，作出电流表内接、外 接时的伏安特性曲线。
A V
内接
Rx
U Rx R A I
需要对其进行修正，即：
U Rx RA I
当Rx>>RA，采用电流表内接，接入误差较小。
2、外接法的接入误差和修正
当采用外接法时，我们得到的 实际上是电压表内阻和待测电阻 并联后的阻值，即：
A
外接
V
Rx
I 1 1 U Rx RV
需要对其进行修正，即： 1 I 1 Rx U RV 当RV>>Rx，采用电流表外接，接入误差较小。
12.000
14.000
12.000
14.000
电表 内阻（Ω ）
电压表（20V） 电流表（20mA） 10MΩ 10Ω
实验内容（二）
2、测量二极管伏安特性 A、反向特性测试 二极管反相电阻比较大，采用电流表内接的方法。 ⑴变阻器设置700Ω，调节直流稳压电源，将相应 的电压、电流值记录列表。
20mA 700Ω