第1篇　電工技術(shù)（1）（天煌教儀）

實驗1　電子元器件伏安特性的測繪

1.實驗?zāi)康?/span>

（1）學(xué)會識別常用電子元器件的方法。

（2）掌握線性電阻、非線性電阻伏安特性的測繪。

（3）掌握實驗臺上直流電工儀表和設(shè)備的使用方法。

2.原理說明

任何一個二端元器件的特性都可用該元器件上的端電壓U與通過該元器件的電流I之間的函數(shù)關(guān)系I=f（U）來表示，即用I-U平面上的一條曲線來表征。這條曲線被稱為該元器件的伏安特性曲線。

（1）線性電阻的伏安特性曲線是一條通過坐標(biāo)原點的直線，如圖1-1所示中的a。該直線的斜率只由線性電阻的阻值決定，阻值為常數(shù)，與線性電阻兩端的電壓U和通過的電流I無關(guān)。

（2）在工作時，白熾燈的燈絲處于高溫狀態(tài)。當(dāng)增大電壓時，因燈絲的阻值隨溫度的升高而增大，所以通過燈絲的電流也增大。在一般情況下，燈絲的“冷電阻”與“熱電阻”的阻值可相差幾倍至十幾倍，伏安特性如圖1-1所示中的b。

（3）二極管是一個非線性電阻元器件，伏安特性如圖1-1所示中的c。正向壓降很小（一般，鍺管為0.2～0.3V，硅管為0.5～0.7V），正向電流隨正向壓降的升高急劇上升；反向壓降從零增加到幾十伏時，反向電流增加很小，可粗略視為零。可見，二極管具有單向?qū)щ娞匦裕?dāng)反向電壓超過極限值時，可被擊穿損壞。

（4）穩(wěn)壓二極管是一種特殊的二極管。其正向特性與普通二極管類似，反向特性較特別，如圖1-1所示中的d，在反向電壓開始增加時，反向電流幾乎為零，當(dāng)反向電壓增加到某一數(shù)值（被稱為穩(wěn)壓值，有各種不同穩(wěn)壓值的穩(wěn)壓二極管）時，反向電流突然增加，之后，穩(wěn)壓二極管的端電壓將基本維持恒定，當(dāng)外加反向電壓繼續(xù)升高時，端電壓僅有少量增加。

注意：流過二極管和穩(wěn)壓二極管的電流不能超過極限值，否則會被燒壞。

3.實驗設(shè)備與元器件

（1）雙路可調(diào)直流穩(wěn)壓電源（0～30V可調(diào)）。

（2）直流數(shù)字電壓表（0～200V）。

（3）直流數(shù)字毫安表（0～2000mA）。

（4）萬用表（指針式或數(shù)字式）。

（5）二極管（IN4007）。

（6）穩(wěn)壓二極管（2CW51）。

（7）白熾燈（12V，0.1A）。

（8）線性電阻（阻值由實驗內(nèi)容而定）。

4.實驗內(nèi)容

（1）測繪線性電阻的伏安特性

按如圖1-2所示接線，調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源的輸出電壓U，從0V開始緩慢增加，一直到10V，記下電壓表和毫安表的讀數(shù)UR、IR，填寫在表1-1中。

（2）測繪白熾燈的伏安特性

將如圖1-2所示中的R換成12V、0.1A的白熾燈，重復(fù)步驟（1）。UL為白熾燈的端電壓，將相應(yīng)的數(shù)據(jù)填寫在表1-2中。

（3）測繪二極管的伏安特性

按如圖1-3所示接線，R為限流電阻，在測量二極管VD的正向特性時，正向電流不得超過35mA，正向電壓UVD+的取值為0～0.75V，應(yīng)多取幾個測量點，將測量數(shù)據(jù)填寫在表1-3中；在測量反向特性時，只需將如圖1-3所示中的二極管VD反接，反向電壓UVD-可達(dá)-30V，將測量數(shù)據(jù)填寫在表1-4中。

（4）測繪穩(wěn)壓二極管的伏安特性

①正向特性：將如圖1-3所示中的二極管換成穩(wěn)壓二極管2CW51，重復(fù)實驗內(nèi)容（3）中的正向特性測量。UVDZ+為2CW51的正向電壓，相應(yīng)的測量數(shù)據(jù)填寫在表1-5中。

②反向特性：將如圖1-3所示中的R換成510Ω的電阻，2CW51反接，測量2CW51的反向特性，穩(wěn)壓電源的輸出電壓Uo為0～20V，UVDZ-為2CW51的反向電壓，將相應(yīng)的測量數(shù)據(jù)填寫在表1-6中。

5.實驗注意事項

（1）測量二極管的正向特性時，穩(wěn)壓電源的輸出電壓應(yīng)由小至大逐漸增加，應(yīng)時刻注意毫安表的讀數(shù)不得超過35mA。

（2）進(jìn)行不同的實驗時，應(yīng)先估算電壓和電流值，合理選擇儀表的量程，勿使儀表超量程，儀表的極性不可接錯。

6.思考題

（1）線性電阻和非線性電阻的概念是什么？電阻與二極管的伏安特性有何區(qū)別？

（2）設(shè)某元器件伏安特性曲線的函數(shù)式為I=f（U），試問在逐點繪制曲線時，其坐標(biāo)變量應(yīng)如何設(shè)置？

（3）穩(wěn)壓二極管與普通二極管有何區(qū)別？用途如何？

（4）在圖1-3中，設(shè)U=2V，UVD+=0.7V，則毫安表的讀數(shù)為多少？

7.實驗報告

（1）根據(jù)測量數(shù)據(jù)分別在方格紙上繪制出光滑的伏安特性曲線。其中，二極管和穩(wěn)壓二極管的正、反向特性均要求畫在同一張圖上，正、反向電壓可取不同的比例尺。

（2）根據(jù)測量結(jié)果，總結(jié)、歸納被測元器件的特性。

（3）在報告中要進(jìn)行測量數(shù)據(jù)的處理和誤差原因的分析。