非线性电阻特性研究物理实验

非线性电阻特性研究大学物理实验报告

姓名：__ __ 学号：_ _

电子器件的端电压与通过它的电流的关系称为伏安特性。对于一般都电阻元件，其承受的电压与流经的电流成正比，若将电压与电流的关系图利用图形表示，是一条线经过坐标原点的直线，所以称为线性元件。但是很多元器件的伏安特性曲线并非直线，而是非线性的。像半导体、钨丝灯泡就是其中的代表。

以下就是二极管典型的伏安特性曲线。可以看到，二极管的电压与电流不成正比，其关系非常复杂。

二极管由一块P型半导体和一块N型半导体结合而成，符号如图所示。

若二极管正极链接电源正极，负极连接负极，称为正向接入；反之称为反向接入。理想二极管的特性是：若采用正向接入，二极管相当于完全没有电阻的导线，无论通过它的电流有多大，都不会有任何电压降。若采用反向接入法，则相当于断路，等效电阻无穷大，无论施加多大的反向电压，都不会有电流通过。利用二极管的这种性质，可以做成整流装置，将反向反复变化的交流电变成单方向流动的直流电。真实的二极管性质稍有不同，其伏安曲线如典型的伏安特性曲线所示。正向接入时，二极

管会有一定的电压降，大约为0.7 ~ 1.0V ，若正向的电压低于0.7V ，二极管不会导通。反向接入时，二极管有一定的耐受电压范围，在耐受范围之内，电流极其微小，若超出范围，则电流迅速增大，产生大量的热，极易烧毁，称为反向击穿。在反向击穿状态，虽然电流变化很大，但是电压几乎不变。利用这个特点，在一定的控制措施之下，可以用来制作稳压器件。 限流电路

其中滑动变阻器的作用是用来控制电路中的电流。移动滑动变阻器的滑片P 可以改变接入电路中的阻值，从而控制负载R 中的电流大小，图中滑动变阻器滑动触头移至b 端时，连入电路中的电阻值最大，此时电流最小，因此在一些具体电路中。在闭合开关前，应使P 移至电阻最大处。

分压电路

其中滑动变阻器的作用是调节负载RL 上的电压。由电路分析可知，连接方式为aP 间的电阻与RL 并联，然后再与Pb 间的电阻串联，因此滑动变阻器滑动触头移至b 端时，加载RL 上的电压渐渐增大，所以在一些具体电路中，在闭合开关之前应使应使P 移至a 端。

伏安法

伏安法测电阻是电学的基础实验之一。它的原理是欧姆定律IR U =。根据欧姆

定律的变形公式I

U

R =可知，要测某一电阻x R 的阻值，只要用电压表测出x R 两端的电压，用电流表测出通过x R 的电流，代入公式即可计算出电阻x R 的阻值。

内接法与外接法

由于所用电压表和电流表都不是理想电表，即电压表的内阻并非趋近无穷大，电流表也存在内阻，因此实验测量出的电阻值与真实值不同，存在误差。为了减少测量过程中的系统误差，通常伏安法测电阻的电路有两个基本连接方法：电流表内接法和电流表外接法（如图1所示），简称内接法和外接法。

图1 电路图

灯泡

电灯泡（或称电球），其准确技术名称为白炽灯，是一种透过通电，利用电阻把细丝线（现代通常为钨丝）加热至白炽，用来发光的灯。电灯泡外围由玻璃制造，把灯丝保持在真空，或低压的惰性气体之下，作用是防止灯丝在高温之下氧化。

稳压二极管

稳压二极管，英文名称（Zener diode），又叫齐纳二极管。利用pn结反向击穿状态，其电流可在很大范围内变化而电压基本不变的现象，制成的起稳压作用的二极管。此二极管是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件.在这临界击穿点上，反向电阻降低到一个很小的数值，在这个低阻区中电流增加而电压则保持恒定，稳压二极管是根据击穿电压来分档的，因为这种特性，稳压管主要被作为稳压器或电压基准元件使用。稳压二极管可以串联起来以便在较高的电压上使用，通过串联就可获得更高的稳定电压。

稳压二极管，是指利用pn结反向击穿状态，其电流可在很大范围内变化而电压基本不变的现象，制成的起稳压作用的二极管。

本实验所设计的电路图如下：

灯泡测量：

稳压二极管正向测量：稳压二极管反向测量：