內(nèi)阻器件伏安特性檢測實(shí)驗(yàn)報(bào)告- of volt-amper of - of volt-amper of ． 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握電流表、電流表、直流穩(wěn)壓電源等儀器的使用 學(xué)習(xí)里面 阻性器件伏安特性曲線的檢測方法 加深對(duì)歐姆定理的理解，熟悉歐姆定理的繪制方法伏安特性曲線。 2.原理 如果兩端器件的特性可以通過器件兩端的電流U和流過器件的電壓I相加得到，橫坐標(biāo)，以電壓I為縱坐標(biāo)，畫出IU線，則該曲線稱為二端器件的伏安特性曲線。 內(nèi)阻器件是一種對(duì)電壓有抵抗力的器件。 當(dāng)電壓通過內(nèi)阻器件時(shí)，內(nèi)阻器件將電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，如熱能、光能等，同時(shí)沿電壓流動(dòng)方向形成電壓降，而流過內(nèi)阻的電壓等于內(nèi)阻兩端的電流U與內(nèi)阻電阻的比值，即這種關(guān)系稱為歐姆定律。 如果電阻R不隨電壓I變化，則稱這種內(nèi)阻為線性內(nèi)阻器件，常用的普通內(nèi)阻近似具有這種特性，其伏安特性曲線是一條通過原點(diǎn)的直線，如圖1- 如圖1所示，直線斜率的倒數(shù)就是內(nèi)阻R。線性內(nèi)阻的伏安特性曲線關(guān)于坐標(biāo)原點(diǎn)對(duì)稱，說明如果線性內(nèi)阻在電路中反接，不會(huì)影響電路參數(shù)。 伏安特性曲線對(duì)稱于坐標(biāo)原點(diǎn)的器件稱為單向器件。 白熾燈工作時(shí)，鎢絲處于低溫狀態(tài)，鎢絲的內(nèi)阻隨溫度下降而減小，而鎢絲的溫度與流過鎢絲的電壓有關(guān)。 因此，鎢絲的電阻隨著流過鎢絲的電壓的增加而增加。 變化，鎢絲的伏安特性曲線不再是直線，而是如圖1-2所示的曲線。
半導(dǎo)體三極管的伏安特性曲線取決于PN結(jié)的特性。 當(dāng)在半導(dǎo)體三極管的PN結(jié)上施加正向電流時(shí)，由于PN結(jié)的正向壓降很小，流過PN結(jié)的電壓會(huì)隨著電流的下降而大大降低； 當(dāng)向PN結(jié)施加反向電流時(shí)，PN結(jié)能承受很大很大的壓降，流過PN的電壓幾乎為零。 因此，在一定的電流變化范圍內(nèi)，半導(dǎo)體三極管具有雙向?qū)ǖ奶匦裕浞蔡匦郧€如圖1-3所示。 圖1-1 線性內(nèi)阻器件的伏安特性曲線圖1-2 小燈泡鎢絲的伏安特性曲線圖1-3 半導(dǎo)體三極管的伏安特性曲線圖1-4 晶閘管的伏安特性曲線 電壓晶閘管是一種特殊的晶閘管，其正向特性與普通半導(dǎo)體三極管相似。 施加反向電流時(shí)，在電流較低的一定范圍內(nèi)，電壓幾乎為零； 一旦超過這個(gè)電流，電壓就會(huì)突然下降，而PN結(jié)上的電流將保持不變。 穩(wěn)壓晶閘管的伏安特性曲線如圖1-4所示。 三、實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備 電線 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟 測量線性內(nèi)阻的伏安特性 本實(shí)驗(yàn)是在實(shí)驗(yàn)板上進(jìn)行的。 分立器件R=200Ω和R=2000Ω普通內(nèi)阻作為被測器件，按圖1-5接線。 測試無誤后，先逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)直流穩(wěn)壓電源輸出電流旋鈕，確保直流穩(wěn)壓電源開啟后輸出電流在0V左右，然后打開電源開關(guān)。 依次調(diào)整直流穩(wěn)壓電源的輸出電流為表1-1所列數(shù)值。
并在表中記錄相應(yīng)的電壓值 圖1-5 檢測線性內(nèi)阻伏安特性的水表 1-1 測量線性內(nèi)阻伏安特性 正向特性 調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源輸出電流至 2V 并關(guān)閉電源開關(guān)，按圖 1-6 接線。 測試無誤后，開啟穩(wěn)壓電源。 調(diào)節(jié)電位器W，使電流表的讀數(shù)為表1-2中的數(shù)值，并記錄表1-2中電壓表的相應(yīng)讀數(shù)。 為了方便畫圖，可以在曲線的彎曲部分多測量 1- 6 測試半導(dǎo)體三極管的正向伏安特性 表1-2 測量晶閘管的正向伏安特性實(shí)驗(yàn)采用低壓小燈泡作為測試對(duì)象。 按圖1-8接線，將直流穩(wěn)壓電源的輸出電流調(diào)整到0V左右。 測試無誤后，打開直流穩(wěn)壓電源開關(guān)。 依次調(diào)整電源輸出電流為表1-4所列數(shù)值。 并在表1-4中記錄相應(yīng)的電壓值。 注意在打開電源開關(guān)之前，必須將電流調(diào)節(jié)旋鈕逆時(shí)針調(diào)節(jié)到最小電流位置。 圖1-7 小燈泡鎢絲伏安特性的檢測 表1-3 小燈泡鎢絲伏安特性的測定 特性的優(yōu)劣有哪些？ 線性內(nèi)阻隨電流變化不明顯，但鎢絲隨電流變化明顯，其電阻隨電流減小而減小。 什么叫單向設(shè)備？ 在本實(shí)驗(yàn)中使用的設(shè)備中電阻的測量實(shí)驗(yàn)報(bào)告結(jié)論，什么是單向設(shè)備，什么不是？ 伏安特性曲線以坐標(biāo)原點(diǎn)對(duì)稱，電路中反接不影響電路參數(shù)的器件稱為單向器件。
線性內(nèi)阻和小燈泡是單向器件，而半導(dǎo)體三極管和穩(wěn)壓晶閘管不是單向器件。 第二部分：實(shí)驗(yàn)四__內(nèi)阻器件伏安特性的測定實(shí)驗(yàn)四內(nèi)阻器件伏安特性的測定【實(shí)驗(yàn)介紹】電阻是熱科學(xué)中常用的數(shù)學(xué)量。 借助歐姆定律測量導(dǎo)體內(nèi)阻的方法稱為“伏安法”。 “線性器件”，伏安特性曲線不是直線的器件稱為“非線性器件”。 這兩種器件的內(nèi)阻可以用伏安法檢測。 并且，由于檢測時(shí)將水表引入檢測電路，水表的阻值必然會(huì)影響檢測結(jié)果，因此應(yīng)考慮對(duì)檢測結(jié)果進(jìn)行必要的修正，以減少系統(tǒng)偏差。 【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?1.了解熱學(xué)實(shí)驗(yàn)常用儀器的尺寸和性能，并學(xué)會(huì)使用。 2、學(xué)習(xí)熱實(shí)驗(yàn)的基本操作步驟和連接電路的常用技巧。 3、掌握內(nèi)阻器件伏安特性的檢測方法，使用伏安法測量電阻值。 解決系統(tǒng)偏差的修正方法，學(xué)會(huì)繪制和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 【實(shí)驗(yàn)儀器及器具】直流穩(wěn)壓電源、直流電流表、直流電壓表、滑線變阻器、內(nèi)阻器箱（一百歐、約千歐、晶閘管一個(gè)）、導(dǎo)線10根 【實(shí)驗(yàn)原理】 1.常用于伏安特性曲線實(shí)驗(yàn) 繞線內(nèi)阻、碳膜內(nèi)阻和金屬膜內(nèi)阻等，都具有以下共同特點(diǎn)，即加在內(nèi)阻上的電流和通過它的電壓總是與變化成正比（忽略電壓對(duì)電阻效應(yīng)的熱效應(yīng)）。
若以縱坐標(biāo)表示電壓，以橫坐標(biāo)表示電流，則電壓與電流的關(guān)系如圖4-2(a)所示。 具有這些特性的電阻器件就成為“線性內(nèi)阻器件”。 2.非線性內(nèi)阻 如果內(nèi)阻和內(nèi)阻器件兩端電壓和電壓的關(guān)系是一條曲線，那么這類內(nèi)阻器件稱為“非線性內(nèi)阻器件”（如熱內(nèi)阻器件電阻、二極管等）。 如圖 4-2(b) 所示，這些器件的特點(diǎn)是電阻隨著施加在它們上面的電流的變化而變化。 通常用伏安特性曲線來反映非線性內(nèi)阻器件的特性。 3、伏安法測量內(nèi)阻歐姆定理告訴我們，通過一段電路的電壓與該段電路兩端的電流成反比，與該段電路的內(nèi)阻成正比，即是，我？UU。 由此，內(nèi)阻R? (4-1)可以獲得RI。 這就是伏安法測量內(nèi)阻所依據(jù)的基本原理。 (1)電壓表內(nèi)部接線方法如圖4-3所示。 電壓表測得的電壓I是通過待測內(nèi)阻Rx的電壓Ix，但電流表測得的電流U應(yīng)等于Rx兩端電流Ux與電壓表上電流UA之和阻力 RA。 RUX? 聯(lián)合航空？ 接收？ RA？ Rx (1?A) (4-2) IIxRx 圖4-3電路 由該式可知，內(nèi)阻RRA的檢測值是電壓表內(nèi)部接法引起的偏差，Rx稱為偏見。 在簡單檢測的情況下，通常是Rx? RA（如Rx應(yīng)根據(jù)公式Rx = R ? RA修正。（由RA實(shí)驗(yàn)室給出）。 （2）電壓表外接法 圖4-3中電流表外接法電流表是Rx兩端的電流Ux，但是電壓表測得的電壓I應(yīng)該等于Ix和IV之和。
==?(4-3)IIx?IVI(1?IV)1? 從這個(gè)公式我們可以看出，內(nèi)阻的檢測值RRx是由于電壓表外接引起的接入誤差RV差值。 在簡單檢測的情況下，一般在Rx? RV（如Rx接法》。為了準(zhǔn)確估計(jì)Rx的值，應(yīng)根據(jù)公式Rx?（RV由實(shí)驗(yàn)室給定）進(jìn)行修正。測量1?RV4，半導(dǎo)體三極管半導(dǎo)體三極管是一種常用的非線性電子器件，由P型半導(dǎo)體材料制成，通過歐姆接觸由PN結(jié)封裝而成，兩個(gè)電極正負(fù)極性，二極管的主要特點(diǎn)是雙向?qū)щ姡浞蔡匦郧€如圖所示在圖4-2(b)中。其特點(diǎn)是：當(dāng)正向電壓和反向電流較小時(shí)，伏安特性呈現(xiàn)單調(diào)上升曲線；當(dāng)正向電壓較大時(shí)，趨近于一條直線；當(dāng)反向電流大，電壓接近極限值——IS，IS稱為反向飽和電壓；當(dāng)反向電壓超過一定值——Ub時(shí)，電壓大幅度下降，這些情況稱為沖擊磨損，Ub稱為擊穿電流。 由于晶閘管具有雙向?qū)щ娦裕虼嗽陔娮与娐分械玫搅藦V泛的應(yīng)用，在數(shù)字電路中常用于檢波、檢波、限流、元器件保護(hù)以及作為開關(guān)器件。 5、測量電阻值器件特性應(yīng)注意以下問題： (1)用伏安法測量內(nèi)阻時(shí)，加在被測內(nèi)阻兩端的電流不得超過內(nèi)阻的最大電流值. 在布置檢測電路時(shí)，變阻器電路的選用應(yīng)考慮到調(diào)節(jié)方便。
為滿足檢測范圍的要求，實(shí)驗(yàn)中采用了分壓電路。 通常，變阻器的阻值應(yīng)大于負(fù)載的內(nèi)阻。 (3)使用針式水表選擇水表的電阻值時(shí)，應(yīng)注意檢測值不應(yīng)超過表針全偏差的三分之二，以確保水表的安全，讀數(shù)應(yīng)盡可能大，以減少讀數(shù)的相對(duì)偏差。 而同組數(shù)據(jù)應(yīng)該是在同一個(gè)阻值下完成的。 檢測前注意觀察并記錄水表的機(jī)械零位。 選擇內(nèi)接法或外接法檢測內(nèi)阻值，修正系統(tǒng)偏差。 最后對(duì)兩種連接方式的結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。 【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求】 1、用電壓表內(nèi)接法測量內(nèi)阻。 根據(jù)圖4-3所示的電路，選擇內(nèi)部接線方式，先合理安排各儀表的位置，然后接好電路。 調(diào)節(jié)電源電流和滑線變阻器，逐漸減小被測電路的電流和電壓電阻的測量實(shí)驗(yàn)報(bào)告結(jié)論，根據(jù)數(shù)據(jù)記錄要求測量5的值。 （恒流、恒壓測量） 2、用電壓表外接法測量內(nèi)阻電路，選擇“外接法”。 重新選擇水表電阻和供電電流。 測得值為 5。 3、測量晶閘管的伏安特性曲線。 根據(jù)圖示電路，用非線性內(nèi)阻器件晶閘管代替待測內(nèi)阻，檢測伏安特性曲線。 圖4-4電路實(shí)驗(yàn)結(jié)束，數(shù)據(jù)將發(fā)給班主任老師審核通過。 之后，拆除電路并重新組織儀器。 【數(shù)據(jù)記錄與處理】 1、采用“內(nèi)接法”測量內(nèi)阻x?的數(shù)據(jù)記錄與處理。 措施？ RA？ uA?S(x)?uB?。
（解釋：u(U)?Um?0.5%,u(I)?Im?0.5%,Uu(Rx)?.Rx?x?u(Rx)?。 2.用“外接法”測量內(nèi)阻數(shù)據(jù)記錄與處理測量1?RVuA?S(x)?uB?,u(Rx)?,Rx?x?u(Rx)?. 3.根據(jù)伏安特性曲線檢測數(shù)據(jù)記錄非線性內(nèi)阻器件，畫出伏安特性曲線 [思考題] 1、如何使用直流穩(wěn)壓電源？ 2、滑線變阻器在電路中一般有幾種作用？有哪些？三、電表的等級(jí)有哪些？等級(jí)的數(shù)值意義是什么？如何計(jì)算水表的極限偏差？使用水表時(shí)應(yīng)注意什么？第3部分: 實(shí)驗(yàn)一 電路器件伏安特性測繪 電路器件伏安特性測試指南 李衛(wèi)華 班主任 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目編號(hào) 項(xiàng)目類型 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)地點(diǎn) 電路暨南大學(xué)電氣與電子信息學(xué)院原理實(shí)驗(yàn)室 中學(xué)生姓名 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握線性內(nèi)阻和非線性內(nèi)阻器件伏安特性的逐點(diǎn)測試方法 掌握在試驗(yàn)臺(tái)上使用直流鉗工儀器和設(shè)備。 2、實(shí)驗(yàn)要求 根據(jù)每次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果和數(shù)據(jù)，在附紙上勾勒出一條平滑的伏安特性曲線。
（晶閘管和穩(wěn)壓器的正向和反向特性要求畫在同一張圖中，正向和反向電流可以作為不同的刻度。）測試設(shè)備完成之前的思考題、感受等。 3、原理描述 家用電器的任意二端器件的特性都可以用器件上的端電流U與通過器件的電流之間的函數(shù)關(guān)系I=f(U)來表示，即可以是在IU平面上用一條曲線表示，這條曲線稱為器件的伏安特性曲線。 普通白熾燈的鎢絲在工作時(shí)處于低溫狀態(tài)，隨著溫度的下降，鎢絲的內(nèi)阻減小。 通過白熾燈的電壓越大，其溫度越高，電阻越大。 “內(nèi)阻”和“熱阻”的阻值可以相差幾倍到十幾倍，所以它的伏安特性如圖1所示。正向壓降很小（通常的鍺管大約為0.2-0.3V ，而硅管約為0.5~0.7V），正向電壓隨著正向壓降的下降而急劇上升，當(dāng)反向電流仍從零減小到十幾到幾十伏時(shí)，反向電壓下降很少，可以簡單的認(rèn)為是零。 由此可見，晶閘管具有雙向?qū)щ娦裕绻聪螂娏骷拥锰。^管子的極限值，就會(huì)造成管子擊穿和損壞。 齊納三極管是一種特殊的半導(dǎo)體三極管。 它的正向特性與普通晶閘管相似，但它的反向特性卻很特殊，如圖1所示。當(dāng)反向電流開始減小時(shí)，它的反向電壓幾乎為零，但當(dāng)電流減小到一定值（稱為管的穩(wěn)壓值，有各種穩(wěn)壓值不同的穩(wěn)壓管）電壓會(huì)突然下降，然后其端電流基本保持不變，當(dāng)施加的反向電壓繼續(xù)下降時(shí)，其端電流只會(huì)略有下降。
注意：流過晶閘管或穩(wěn)壓晶閘管的電壓不能超過管子的極限值，否則會(huì)燒壞管子。 五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 測量線性內(nèi)阻的伏安特性 按圖2連接，調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源輸出電流U，從0伏開始逐漸減小，仍為10V，記下讀數(shù)UR對(duì)應(yīng)的電流表和電壓表，I。測量半導(dǎo)體三極管的伏安特性，按圖3接線，R為限流內(nèi)阻。 測量二極管的正向特性時(shí)，其正向電壓不得超過35mA，晶閘管D的正向壓降UD+可在0～0.75V之間選取。 0.5~0.75V之間應(yīng)取幾個(gè)檢測點(diǎn)。 測量反向特性時(shí)，只需將圖3中的晶閘管D反向，其反向電流UD-可加至30V即可測量穩(wěn)壓晶閘管的伏安特性 (1)正向特性實(shí)驗(yàn)：把圖3中的晶閘管換成穩(wěn)壓晶閘管，重復(fù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容3換成510Ω，反接，檢查的反向特性。 穩(wěn)壓電源輸出電流為UO0～20V，檢測兩端的電流UZ-和電壓I。 從UZ-可以看出。 降低時(shí)，要時(shí)刻注意電壓表的讀數(shù)不得超過35mA。 穩(wěn)壓電源輸出端不得接觸線路漏電。 如果要測量2AP9的伏安特性，正向特性電流值應(yīng)為0、0.10、0.13、0.15、0.17、0.19、0.21、0.24、0.30（V），反向電流值為 應(yīng)該是 0, 2, 4,?, 10(V)。
不要使儀表超出量程，儀表的極性不要接反。 在進(jìn)行不同的實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先計(jì)算電流值和電壓值，合理選擇儀表的電阻值。 7、線性內(nèi)阻和非線性內(nèi)阻是什么概念？ 內(nèi)阻和三極管的伏安特性有什么區(qū)別？ 假設(shè)某元器件的伏安特性曲線的函數(shù)公式為I=f(U)，那么在逐點(diǎn)繪制曲線時(shí)，坐標(biāo)變量應(yīng)該如何放置呢？ 穩(wěn)壓晶閘管與普通晶閘管有什么區(qū)別，用途是什么？ ，如果U=2V，UD+=0.7V，mA表的讀數(shù)是多少？