線性?xún)?nèi)阻和非線性?xún)?nèi)阻伏安特點(diǎn)曲線的測(cè)定實(shí)驗(yàn)報(bào)告(共8測(cè)繪內(nèi)阻伏安特點(diǎn)曲線被測(cè)內(nèi)阻標(biāo)稱(chēng)值200Ω反向內(nèi)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(shí)驗(yàn)儀器：毫安表、微安表、伏特計(jì)各一塊，金屬膜100K內(nèi)阻，鍺晶閘管，三、實(shí)驗(yàn)原理：1、當(dāng)一個(gè)器件兩端加上電流，器件內(nèi)有電流通過(guò)時(shí)，電流與電壓之比稱(chēng)為該器件的內(nèi)阻。2、若一個(gè)器件兩端的電流與通過(guò)它的電壓成比列，則伏安特點(diǎn)曲線為一條直線，這類(lèi)器件稱(chēng)為線性器件。若器件兩端的電流與通過(guò)它的電壓不成比列，則伏安特點(diǎn)曲線不再是直線，而是一條曲線，這類(lèi)器件稱(chēng)為非線性器件。通常金屬導(dǎo)體的內(nèi)阻是線性?xún)?nèi)阻，它與外加電流的大小和方向無(wú)關(guān)，其伏安特點(diǎn)是一條直線（見(jiàn)圖3.2-1）。從圖上看出，直線通過(guò)一、三象限。它表明，當(dāng)調(diào)換內(nèi)阻兩端電流的極性時(shí)，電壓也換向，而內(nèi)阻一直為一定值，等于直線斜率的倒數(shù)R?V。常用的晶體三極管是非線性?xún)?nèi)阻，其內(nèi)阻值除了與外加電流的大小有關(guān)，并且還與方向有關(guān)。晶體三極管又叫半導(dǎo)體三極管。半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間。若果在純凈的半導(dǎo)體中適當(dāng)?shù)負(fù)饺霕O微量的雜質(zhì)，則半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力都會(huì)有上百萬(wàn)倍的降低。
加到半導(dǎo)體中的雜質(zhì)可分成兩種類(lèi)型：一種雜質(zhì)加到半導(dǎo)體中去后，在半導(dǎo)體中會(huì)形成許多帶負(fù)電的電子，這些半導(dǎo)體叫電子型半導(dǎo)體（也叫半導(dǎo)體）；另一種雜質(zhì)加到半導(dǎo)體中會(huì)形成許多缺乏電子的空穴（空位），這些半導(dǎo)體叫空穴型半導(dǎo)體（也叫p型半導(dǎo)體）。型半導(dǎo)體結(jié)合產(chǎn)生的p-結(jié)所構(gòu)成的。它有正、負(fù)兩個(gè)電極，負(fù)極由p型半導(dǎo)體引出，如圖（a）所示。p-n結(jié)具有雙向?qū)щ姷奶攸c(diǎn)，常用圖（b）所示的符號(hào)表示。關(guān)于p-n結(jié)的產(chǎn)生和導(dǎo)電性能可作如下解釋。區(qū)擴(kuò)散；同樣，因?yàn)閚區(qū)的電子含量比p區(qū)大，電子便區(qū)擴(kuò)散。在交界處隨著擴(kuò)散的進(jìn)行，p區(qū)空穴降低，出現(xiàn)了一層帶負(fù)電的粒子區(qū)（以?表示）；n區(qū)的電子降低，出現(xiàn)了一層帶正電的粒子區(qū)（以?表示）。結(jié)果在型半導(dǎo)體交界面的一側(cè)附近，產(chǎn)生了帶正、負(fù)電的薄層區(qū)，稱(chēng)為p-n結(jié)。這個(gè)帶電薄層內(nèi)的正、負(fù)電荷形成了一個(gè)電場(chǎng)，其方向正好與自旋（電子、空穴）擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的方向相反，使自旋的擴(kuò)散遭到內(nèi)電場(chǎng)的阻力作用，所以這個(gè)帶電薄層又稱(chēng)為抵擋層。當(dāng)擴(kuò)散作用與內(nèi)電場(chǎng)作用相等時(shí)，p區(qū)的空穴和區(qū)的電子不再降低，抵擋層也不再降低，達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，這時(shí)晶閘管中沒(méi)有電壓。如圖（b）所示，當(dāng)p-n結(jié)加上正向電流（p區(qū)接負(fù)）時(shí)，外電場(chǎng)與內(nèi)電場(chǎng)方向相反，因此消弱了內(nèi)電場(chǎng)，使抵擋層變薄。
這樣，自旋能夠順利地通過(guò)p-n結(jié)，產(chǎn)生比較大的電壓。所以，p-n結(jié)在正向?qū)щ姇r(shí)內(nèi)阻很小。如圖（c）所示，當(dāng)p-n結(jié)加上反向電流區(qū)接正）時(shí)，外電場(chǎng)與內(nèi)電場(chǎng)方向相同，因此強(qiáng)化了內(nèi)電場(chǎng)的作用，使抵擋層變厚。這樣，只有極少數(shù)自旋才能通過(guò)p-n結(jié)，產(chǎn)生很小的反向電壓。所以p-n結(jié)的反向內(nèi)阻很大。圖3.2-3p-n結(jié)的產(chǎn)生和雙向?qū)щ娞攸c(diǎn)采用電阻約為200歐姆的內(nèi)阻，在其上加電流0-1.5V，測(cè)出電流每變化0.2V時(shí)的電壓值。內(nèi)電場(chǎng)方向外電場(chǎng)方向正向電壓(較大)內(nèi)電場(chǎng)方向外電場(chǎng)方向要求，用萬(wàn)用表粗測(cè)內(nèi)阻、電流表、電壓表適宜檢測(cè)檔位的電阻，按照偏差理論設(shè)計(jì)電路。將電流調(diào)為零，改變加在內(nèi)阻上的電流方向，取電流為0-（-1.5）V，測(cè)出電流每變化0.2V時(shí)的電壓值。以電流為橫座標(biāo)，電壓為縱座標(biāo)，繪出金屬膜內(nèi)阻的伏安特點(diǎn)曲線。檢測(cè)之前，先記錄所用晶閘管的機(jī)型（為測(cè)出反向電壓的數(shù)值，采用鍺管）和主要參數(shù)（即最大正向電壓和最大反向電流），再判斷晶閘管的正、負(fù)級(jí)。為了測(cè)得晶體二級(jí)管的正向特點(diǎn)曲線，可根據(jù)圖3.2-6所示的電路聯(lián)線。圖中3.2-6測(cè)晶體三極管正向伏安特點(diǎn)電路圖3.2-7測(cè)晶體三極管反向伏安特點(diǎn)電路檢測(cè)線路后電阻的測(cè)量實(shí)驗(yàn)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(yīng)取小一些)讀出相應(yīng)的電壓值。
最后斷掉電源。為了測(cè)得反向特點(diǎn)曲線，可按圖3.2-7連接電路。將電壓表?yè)Q成微安表，電流表?yè)Q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(yīng)的電壓值。確認(rèn)數(shù)據(jù)無(wú)錯(cuò)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(cè)得的正、反向電流和電壓的數(shù)據(jù)，繪出晶體三極管的伏安特點(diǎn)曲線。因?yàn)檎螂妷鹤x數(shù)為毫安，反向電壓讀數(shù)為微安，在橫軸上半段和下半段座標(biāo)紙上每小格代表的電壓值可以不同，但必須分別標(biāo)明清楚。測(cè)晶體三極管正向伏安特點(diǎn)時(shí)，毫安表讀數(shù)不得超過(guò)晶閘管容許通過(guò)的最測(cè)晶體三極管反向伏安特點(diǎn)時(shí)，加在晶體管上的電流不得超過(guò)管子容許的最大反向電流。對(duì)晶閘管的參數(shù)理解和應(yīng)用；按照金屬膜內(nèi)阻的彩色環(huán)判定電阻的初常用的晶體三極管是非線性?xún)?nèi)阻，其內(nèi)阻值除了與外加電流的大小有關(guān)，并且還與方向有關(guān)。下邊對(duì)它的結(jié)構(gòu)和熱學(xué)性能作一簡(jiǎn)單介紹。晶體三極管的p-n結(jié)和表示符晶體二級(jí)管又叫半導(dǎo)體三極管。半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間。若果在純凈的半導(dǎo)體中適當(dāng)?shù)負(fù)饺霕O微量的雜質(zhì)，則半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力都會(huì)有上百萬(wàn)倍的降低。加到半導(dǎo)體中的雜質(zhì)可分成兩種類(lèi)型：一種雜質(zhì)加到半導(dǎo)體中去后，在半導(dǎo)體中會(huì)形成許多帶負(fù)電的電子，這些半導(dǎo)體叫電子型半導(dǎo)體半導(dǎo)體)；另一種雜質(zhì)加到半導(dǎo)體中會(huì)形成許多缺乏電子的空穴(空位)，這些半導(dǎo)體叫空穴型半導(dǎo)體導(dǎo)體結(jié)合產(chǎn)生的p-n結(jié)構(gòu)成的。
它有正、負(fù)兩個(gè)電極，負(fù)極由型半導(dǎo)體引出，正極由n型半導(dǎo)體引出，如圖2(a)所示。p-n關(guān)于p-n結(jié)的產(chǎn)生和導(dǎo)電性能可作如下解釋。圖3p-n結(jié)的產(chǎn)生和雙向?qū)щ娞攸c(diǎn)如圖3(a)所示，因?yàn)閰^(qū)擴(kuò)散。隨著擴(kuò)散的進(jìn)行，p區(qū)空穴降低，出現(xiàn)了一層帶負(fù)電的粒子區(qū)(以?表示)；n區(qū)的電子降低，出現(xiàn)了一層帶正電的粒子區(qū)(以表示)。結(jié)果在p型半導(dǎo)體交界面的一側(cè)附近，產(chǎn)生了帶正、負(fù)電的薄層，稱(chēng)為p-n結(jié)。這個(gè)帶電薄層內(nèi)的正、負(fù)電荷形成了一個(gè)電場(chǎng)，其方向正好與自旋(電子、空穴)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的方向相反，使自旋的擴(kuò)散遭到內(nèi)電場(chǎng)的阻力作用，所以這個(gè)帶電薄層又稱(chēng)為抵擋層。當(dāng)擴(kuò)散作用與內(nèi)電場(chǎng)作用相等時(shí)，p區(qū)的空穴區(qū)的電子不再降低，抵擋層也不再降低，達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，這時(shí)晶閘管中沒(méi)有電壓。如圖3(b)所示，當(dāng)p-n結(jié)加上正向電流(p外電場(chǎng)與內(nèi)電場(chǎng)方向相反，因此消弱了內(nèi)電場(chǎng)，使抵擋層變薄。這樣，自旋能夠順利地通過(guò)p-n結(jié)，產(chǎn)生比較大的電壓。所以，p-n結(jié)在正向?qū)щ姇r(shí)內(nèi)阻很小。如圖3(c)所示，當(dāng)p-n結(jié)加上反向電流(p外加電場(chǎng)與內(nèi)場(chǎng)方向相同，因此強(qiáng)化了內(nèi)電場(chǎng)的作用，使抵擋層變厚。這樣，只有極少數(shù)自旋才能通過(guò)p-n結(jié)，產(chǎn)生很小的反向電壓。
所以p-n結(jié)的反向內(nèi)阻很大。晶體三極管的正、反向特點(diǎn)曲線如圖12-4所示。從圖上看出，電壓和電流不是線性關(guān)系，各點(diǎn)的內(nèi)阻都不相同。凡具有這些性質(zhì)的內(nèi)阻，就稱(chēng)為非線性?xún)?nèi)阻。晶體三極管的伏安特點(diǎn)圖5測(cè)內(nèi)阻伏安特點(diǎn)的電路直流穩(wěn)壓電源，萬(wàn)用表（2臺(tái)），內(nèi)阻，白熾燈泡，燈管，短接橋和聯(lián)接導(dǎo)線，實(shí)驗(yàn)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(dòng)端調(diào)至電2.經(jīng)班主任檢測(cè)線路后，接通電源，調(diào)節(jié)滑線變阻器的滑動(dòng)頭，從零開(kāi)始逐漸減小電流(例加取0.00V，0.50V，1.00V，1.50V，?)，讀出相應(yīng)的電壓值。調(diào)轉(zhuǎn)180聯(lián)接)，取電流為0.00V電阻的測(cè)量實(shí)驗(yàn)器材，-0.50V，-1.00V，-1.50V，?，讀出相應(yīng)的電壓值。4.將檢測(cè)的正、反向電流和相應(yīng)的電壓值填入預(yù)先自擬的表格。以電流為橫座標(biāo)，電壓為縱座標(biāo)，繪出金屬膜內(nèi)阻的伏安特點(diǎn)曲檢測(cè)之前，先記錄所用晶體管的機(jī)型(為測(cè)出反向電壓的數(shù)值，采用鍺管)和主要參數(shù)(即最大正向電壓和最大反向電流)，再判斷晶體管的正、負(fù)極。1.為了測(cè)得晶體三極管的正向特點(diǎn)曲線，可根據(jù)圖6所示的電路聯(lián)線。圖中伏左右。經(jīng)班主任檢測(cè)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(yīng)取小一些)，讀出相應(yīng)的電壓值。最后斷掉電源。測(cè)晶體三極管反向伏安特點(diǎn)的電路2.為了測(cè)得反向特點(diǎn)曲線，可按圖7連接電路。將電壓表?yè)Q成微