線性內阻和非線性內阻伏安特點曲線的測定實驗報告(共8測繪內阻伏安特點曲線被測內阻標稱值200Ω反向內阻電阻R=1000/k=268.24Ω電流表阻值:20V分度值:0.01V電壓表阻值:200mA分度值:0.1mA二、實驗儀器:毫安表、微安表、伏特計各一塊,金屬膜100K內阻,鍺晶閘管,三、實驗原理:1、當一個器件兩端加上電流,器件內有電流通過時,電流與電壓之比稱為該器件的內阻。2、若一個器件兩端的電流與通過它的電壓成比列,則伏安特點曲線為一條直線,這類器件稱為線性器件。若器件兩端的電流與通過它的電壓不成比列,則伏安特點曲線不再是直線,而是一條曲線,這類器件稱為非線性器件。通常金屬導體的內阻是線性內阻,它與外加電流的大小和方向無關,其伏安特點是一條直線(見圖3.2-1)。從圖上看出,直線通過一、三象限。它表明,當調換內阻兩端電流的極性時,電壓也換向,而內阻一直為一定值,等于直線斜率的倒數R?V。常用的晶體三極管是非線性內阻,其內阻值除了與外加電流的大小有關,并且還與方向有關。晶體三極管又叫半導體三極管。半導體的導電性能介于導體和絕緣體之間。若果在純凈的半導體中適當地摻入極微量的雜質,則半導體的導電能力都會有上百萬倍的降低。
加到半導體中的雜質可分成兩種類型:一種雜質加到半導體中去后,在半導體中會形成許多帶負電的電子,這些半導體叫電子型半導體(也叫半導體);另一種雜質加到半導體中會形成許多缺乏電子的空穴(空位),這些半導體叫空穴型半導體(也叫p型半導體)。型半導體結合產生的p-結所構成的。它有正、負兩個電極,負極由p型半導體引出,如圖(a)所示。p-n結具有雙向導電的特點,常用圖(b)所示的符號表示。關于p-n結的產生和導電性能可作如下解釋。區擴散;同樣,因為n區的電子含量比p區大,電子便區擴散。在交界處隨著擴散的進行,p區空穴降低,出現了一層帶負電的粒子區(以?表示);n區的電子降低,出現了一層帶正電的粒子區(以?表示)。結果在型半導體交界面的一側附近,產生了帶正、負電的薄層區,稱為p-n結。這個帶電薄層內的正、負電荷形成了一個電場,其方向正好與自旋(電子、空穴)擴散運動的方向相反,使自旋的擴散遭到內電場的阻力作用,所以這個帶電薄層又稱為抵擋層。當擴散作用與內電場作用相等時,p區的空穴和區的電子不再降低,抵擋層也不再降低,達到動態平衡,這時晶閘管中沒有電壓。如圖(b)所示,當p-n結加上正向電流(p區接負)時,外電場與內電場方向相反,因此消弱了內電場,使抵擋層變薄。
這樣,自旋能夠順利地通過p-n結,產生比較大的電壓。所以,p-n結在正向導電時內阻很小。如圖(c)所示,當p-n結加上反向電流區接正)時,外電場與內電場方向相同,因此強化了內電場的作用,使抵擋層變厚。這樣,只有極少數自旋才能通過p-n結,產生很小的反向電壓。所以p-n結的反向內阻很大。圖3.2-3p-n結的產生和雙向導電特點采用電阻約為200歐姆的內阻,在其上加電流0-1.5V,測出電流每變化0.2V時的電壓值。內電場方向外電場方向正向電壓(較大)內電場方向外電場方向要求,用萬用表粗測內阻、電流表、電壓表適宜檢測檔位的電阻,按照偏差理論設計電路。將電流調為零,改變加在內阻上的電流方向,取電流為0-(-1.5)V,測出電流每變化0.2V時的電壓值。以電流為橫座標,電壓為縱座標,繪出金屬膜內阻的伏安特點曲線。檢測之前,先記錄所用晶閘管的機型(為測出反向電壓的數值,采用鍺管)和主要參數(即最大正向電壓和最大反向電流),再判斷晶閘管的正、負級。為了測得晶體二級管的正向特點曲線,可根據圖3.2-6所示的電路聯線。圖中3.2-6測晶體三極管正向伏安特點電路圖3.2-7測晶體三極管反向伏安特點電路檢測線路后電阻的測量實驗器材,接通電源,平緩地降低電流,比如,取0.00V、0.10V、0.20V、?(在電壓變化大的地方,電流間隔應取小一些)讀出相應的電壓值。
最后斷掉電源。為了測得反向特點曲線,可按圖3.2-7連接電路。將電壓表換成微安表,電流表換接比1伏大的量限,接上電源,逐漸改變電流,比如取0.00V、1.00V、2.00V、?,讀取相應的電壓值。確認數據無錯誤和遺漏后,斷掉電源,拆除線路。以電流為縱軸,電壓為橫軸,借助測得的正、反向電流和電壓的數據,繪出晶體三極管的伏安特點曲線。因為正向電壓讀數為毫安,反向電壓讀數為微安,在橫軸上半段和下半段座標紙上每小格代表的電壓值可以不同,但必須分別標明清楚。測晶體三極管正向伏安特點時,毫安表讀數不得超過晶閘管容許通過的最測晶體三極管反向伏安特點時,加在晶體管上的電流不得超過管子容許的最大反向電流。對晶閘管的參數理解和應用;按照金屬膜內阻的彩色環判定電阻的初常用的晶體三極管是非線性內阻,其內阻值除了與外加電流的大小有關,并且還與方向有關。下邊對它的結構和熱學性能作一簡單介紹。晶體三極管的p-n結和表示符晶體二級管又叫半導體三極管。半導體的導電性能介于導體和絕緣體之間。若果在純凈的半導體中適當地摻入極微量的雜質,則半導體的導電能力都會有上百萬倍的降低。加到半導體中的雜質可分成兩種類型:一種雜質加到半導體中去后,在半導體中會形成許多帶負電的電子,這些半導體叫電子型半導體半導體);另一種雜質加到半導體中會形成許多缺乏電子的空穴(空位),這些半導體叫空穴型半導體導體結合產生的p-n結構成的。
它有正、負兩個電極,負極由型半導體引出,正極由n型半導體引出,如圖2(a)所示。p-n關于p-n結的產生和導電性能可作如下解釋。圖3p-n結的產生和雙向導電特點如圖3(a)所示,因為區擴散。隨著擴散的進行,p區空穴降低,出現了一層帶負電的粒子區(以?表示);n區的電子降低,出現了一層帶正電的粒子區(以表示)。結果在p型半導體交界面的一側附近,產生了帶正、負電的薄層,稱為p-n結。這個帶電薄層內的正、負電荷形成了一個電場,其方向正好與自旋(電子、空穴)擴散運動的方向相反,使自旋的擴散遭到內電場的阻力作用,所以這個帶電薄層又稱為抵擋層。當擴散作用與內電場作用相等時,p區的空穴區的電子不再降低,抵擋層也不再降低,達到動態平衡,這時晶閘管中沒有電壓。如圖3(b)所示,當p-n結加上正向電流(p外電場與內電場方向相反,因此消弱了內電場,使抵擋層變薄。這樣,自旋能夠順利地通過p-n結,產生比較大的電壓。所以,p-n結在正向導電時內阻很小。如圖3(c)所示,當p-n結加上反向電流(p外加電場與內場方向相同,因此強化了內電場的作用,使抵擋層變厚。這樣,只有極少數自旋才能通過p-n結,產生很小的反向電壓。
所以p-n結的反向內阻很大。晶體三極管的正、反向特點曲線如圖12-4所示。從圖上看出,電壓和電流不是線性關系,各點的內阻都不相同。凡具有這些性質的內阻,就稱為非線性內阻。晶體三極管的伏安特點圖5測內阻伏安特點的電路直流穩壓電源,萬用表(2臺),內阻,白熾燈泡,燈管,短接橋和聯接導線,實驗用九孔插件方板。1.按圖5接好線路,圖中RRA(RA毫安表的電阻)。注意將分壓器的滑動端調至電2.經班主任檢測線路后,接通電源,調節滑線變阻器的滑動頭,從零開始逐漸減小電流(例加取0.00V,0.50V,1.00V,1.50V,?),讀出相應的電壓值。調轉180聯接),取電流為0.00V電阻的測量實驗器材,-0.50V,-1.00V,-1.50V,?,讀出相應的電壓值。4.將檢測的正、反向電流和相應的電壓值填入預先自擬的表格。以電流為橫座標,電壓為縱座標,繪出金屬膜內阻的伏安特點曲檢測之前,先記錄所用晶體管的機型(為測出反向電壓的數值,采用鍺管)和主要參數(即最大正向電壓和最大反向電流),再判斷晶體管的正、負極。1.為了測得晶體三極管的正向特點曲線,可根據圖6所示的電路聯線。圖中伏左右。經班主任檢測線路后,接通電源,平緩地降低電流,比如,取0.00V,0.10V,0.20V,?(在電壓變化大的地方,電流間隔應取小一些),讀出相應的電壓值。最后斷掉電源。測晶體三極管反向伏安特點的電路2.為了測得反向特點曲線,可按圖7連接電路。將電壓表換成微