非线性元件伏安特性的测量实验误差

非线性元件伏安特性的测量

【目的要求】

1．掌握非线性元件伏安特性的测量方法、基本电路。

2．掌握二极管、稳压二极管、发光二极管的基本特性。准确测量其正向导通阈值电压。 3．画出以上三种元件的伏安特性曲线。 【实验仪器】

非线性元件伏安特性实验仪。仪器由直流稳压电源、数字电压表、数字电流表、多圈可变电阻器、普通二极管、稳压二极管、发光二极管、钨丝灯泡等组成。 【实验原理】 1.伏安特性

给一个元件通以直流电，用电压表测出元件两端的电压，用电流表测出通过元器件的电流。通常以电压为横坐标、电流为纵坐标，画出该元件电流和电压的关系曲线，称为该元件的伏安特性曲线。这种研究元件电学特性的方法称为伏安法。伏安特性曲线为直线的元件称为线性元件，如电阻；伏安特性曲线为非直线的元件称为非线性元件， 如二极管、三极管等。伏安法的主要用途是测量研究线性和非线性元件的电特性。有些元件伏安特性除了与电压、电流有关，还与某一物理量的变化呈规律性变化，例如温度、光照度、磁场强度等，这就是各种物理量的传感元件，本实验不研究此类变化。

根据欧姆定律，电阻R、电压U、电流I,有如下关系：

R?UI

（1）

由电压表和电流表

实 验 报 告

实验成绩： 批阅日期：

姓 名：汤博 同组姓名： 无

班 级：F0703028 学 号：5070309028 实验日期：2008-3-4

指导老师：助教19

非线性元件伏安特性的测量

【实验目的】

1．学习测量非线性元件的伏安特性,针对所给各种非线性元件的特点，选择一定的实验方法，援用配套的实验仪器，测绘出它们的伏安特性曲线。 2. 学习从实验曲线获取有关信息的方法。

【实验原理】

1、非线性元件的阻值用微分电阻表示，定义为 R = dU/dI。 2、如下图所示，为一般二极管伏安特性曲线

3、测量检波和整流二极管，稳压二极管，发光二极管的伏安特性曲线，电路示意图如下

(1)检波和整流二极管

检波二极管和整流二极管都具有单向导电作用，他们的差别在于允许通过电流的大小和使用频率范围的高低。 (2)稳压二极管

稳压二极管的特点是反向击穿具有可逆性，反向击穿后，稳压二极管两端的电压保持恒定，这个电压叫稳压二极管的工作电压。 (3)发光二极管

发光二极管当两端的电压小于开启电压时不会发光，也没有电流流过。电压一旦超过开启电压，电流急剧上升，二极管发光，电流与电压呈线性关系，直线与电压坐标的交点可以认为是开启电压．

使用公式 eU= 计算光的

1．线性与非线性元件伏安特性的测定

一．实验目的

1．学习直读式仪表和直流稳压电源等仪器的使用方法

2．掌握线性电阻元件、非线性电阻元件的伏安特性的测试技能

3．加深对线性电阻元件、非线性电阻元件伏安特性的理解．验证欧姆定律 二．实验原理

电阻元件是一种对电流呈现阻力的元件，有阻碍电流流动的性能。当电流通过电阻元件 时，电阻元件将电能转换成其它形式的能量．并沿着电流流动的方向产生电压降。电压降的 大小等于电流的大小与电阻的乘积。电压降和电流及电阻的这一关系称为欧姆定律。 U=IR

上式的前提条件是电压U和电流I的参考方向相关联．亦即参考方向一致。如果参考方 向相反．则欧姆定律的形式应为

U＝-IR

电阻上的电压和流过它的电流是同时并存的．也就是说，任何时刻电阻两端的电压降只 由该时刻流过电阻的电流所确定，与该时刻前的电流的大小无关，因此，电阻元件又被称为 “无记忆”元件。

当电阻元件R的值不随电压或电流大小的变化而改变时，则电阻R两端的电压与流过它的电流成正比例。我们把符合这种条件的元件称为线性电阻元件。反之．不符合上述条件的电阻元件被叫做非线性电阻元件。

电阻元件的特性除了用电压和电流的方程式表示外，还可以用

实验一 电路元件伏安特性的测试（验证性）

一、实验目的

1.学会识别常用电路元件的方法。

2.掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的测绘。 3.掌握实验台上直流电工仪表和设备的使用方法。 二、原理说明

任何一个二端元件的特性可用该元件上的端电压U与通过该元件的电流I之间的函数关系I＝f(U)来表示，即用I-U平面上的一条曲线来表征，这条曲线称为该元件的伏安特性曲线。

1.线性电阻器（由欧姆定律U(t)=R i(t)定义， 关联参考方向，阻值R为常数，元件对不同方向的电流或不同极性的电压，其表现是一样的，两个端钮没有任何区别，这种性质为所有的线性电阻所具备，称为双向性。）的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，如图1-1中a曲线所示，该直线的斜率的倒数等于该电阻器的电阻值。

2.一般的白炽灯在工作时灯丝处于高温状态，其灯丝电阻随着温度的升高而增大，通过白炽灯的电流越大，其温度越高，阻值也越大，灯丝电阻可视为非线性电阻。（电阻元件凡不是线性的就称为非线性的）一般灯泡的“冷电阻”与“热电阻”的阻值可相差几倍至十几倍，所以它的伏安特性如图1-1中b曲线所示。

图1-1

3.一般的半导体二极管是一个非线性电阻元件，其伏安特性如图1-1中c所示。正向压降

实验一电路元件的伏安特性

、实验目的:

1、研究电阻元件和直流电源的伏安特性及其测定方法。

2、学习直流仪表设备的使用方法。

、原理及说明：

1、独立电源和电阻兀件的伏安特性可以用电压表、电流表测定，称为伏安测量法(伏安表法)

伏安表法原理简单，测量方便，同时使用于非线性元件伏安特性的测定。

2、理想电压源的端电压U s(t)是确定的时间函数，而与流过电源的电流大小无关。如果U s(t)不随时间变化(即为常数)，则该电压称为理想直流电压源U s(t)，其伏安特性曲线如图1-1中

曲线a所示，实际电压源的特性曲线如图1-1中曲线b所示，它可以用一个理想电压源U s(t)和电阻R s相串联的电路模型来表示(图1-2)。显然R s越大，图1-1中的0角也越大，其正切的

绝对值代表实际电源的内阻R s。

图1-2

图1-1

3、理想电流源向负载提供的电流是确定的函数，与电源的端电压大小无关。如果

间变化(即为常数)，则该电流源称为理想直流电流源I s(t)，其伏安特性曲线如图

I s(t)不随时

1-3中曲线a 所示，实际电流源的特性曲线如图1-1中曲线b所示，它可以用一个理想电流源I s和电导G s相并联的电路模型来表示(图实

际电源的内导G s。

1-4)。显然G s越大，图1-

实验一 电路元件伏安特性的测试（验证性）

一、实验目的

1.学会识别常用电路元件的方法。

2.掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的测绘。 3.掌握实验台上直流电工仪表和设备的使用方法。 二、原理说明

任何一个二端元件的特性可用该元件上的端电压U与通过该元件的电流I之间的函数关系I＝f(U)来表示，即用I-U平面上的一条曲线来表征，这条曲线称为该元件的伏安特性曲线。

1.线性电阻器（由欧姆定律U(t)=R i(t)定义， 关联参考方向，阻值R为常数，元件对不同方向的电流或不同极性的电压，其表现是一样的，两个端钮没有任何区别，这种性质为所有的线性电阻所具备，称为双向性。）的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，如图1-1中a曲线所示，该直线的斜率的倒数等于该电阻器的电阻值。

2.一般的白炽灯在工作时灯丝处于高温状态，其灯丝电阻随着温度的升高而增大，通过白炽灯的电流越大，其温度越高，阻值也越大，灯丝电阻可视为非线性电阻。（电阻元件凡不是线性的就称为非线性的）一般灯泡的“冷电阻”与“热电阻”的阻值可相差几倍至十几倍，所以它的伏安特性如图1-1中b曲线所示。

图1-1

3.一般的半导体二极管是一个非线性电阻元件，其伏安特性如图1-1中c所示。正向压降

实验四 电阻元件伏安特性的测定

【实验简介】

电阻是电学中常用的物理量。利用欧姆定律测导体电阻的方法称为“伏安法”。

为了研究材料的导电性，通常作出其伏安特性曲线，了解它的电压和电阻的关系。伏安特性曲线是直线的元件称为“线性元件”，伏安特性曲线不是直线的元件称为“非线性元件”。这两种元件的电阻都可以用伏安法测量。但是，由于测量时电表被引入测量电路，电表内阻必然会影响测量结果，因而应考虑对测量结果进行必要的修正，以减小系统误差。

乔治·西蒙·欧姆生平简介

乔治·西蒙·欧姆(Georg Simon Ohm,1787～1854年)是德国物理学家。 1826年，欧姆发现了电学上的一个重要定律——欧姆定律，这是他最大的贡献。这一定律可以表示为两种形式：一是部分电路的欧姆定律，通过部分电路的电流，等于该部分电路两端的电压，除以该部分电路的电阻；二是全电路的欧姆定律，即通过闭合电路的电流，等于电路中电源的电动势，除以电路中的总电阻。为了纪念他，人们把电阻的单位命名为欧姆。

【实验目的】

1、了解电学实验常用仪器的规格、性能，学习它们的使用方法。

2、学习电学实验的基本操作规程和连接电路的一般方法。 3、掌握电阻元件伏安特性的测量方法，用伏安法测电阻。 4

暨南大学本科实验报告专用纸(附页)

暨南大学本科实验报告专用纸

课程名称 电路原理 成绩评定 实验项目名称 电路元件伏安特性的测绘 指导教师 李伟华 实验项目编号 08063034901 实验项目类型 验证型 实验地点 暨南大学珠海学院电路原理实验室 学生姓名 学号 学院 系 专业 实验时间 年 月 日 午～ 月 日 午 温度 ℃湿度

一、实验目的

1. 学会识别常用电路元件的方法

2. 掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的逐点测试法

3. 掌握实验台上直流电工仪表和设备的使用方法。

二、实验要求

1. 根据各实验结果数据，分别在附页纸上绘制出光滑的伏安特性曲线。（其中二极管和稳压管的正、反向特性均要求画在同一张图中，正、反向电压可取为不同的比例尺）

2. 根据实验结果，总结、归纳被测各

暨南大学本科实验报告专用纸(附页)

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课程名称 电路原理 成绩评定 实验项目名称 电路元件伏安特性的测绘 指导教师 李伟华 实验项目编号 08063034901 实验项目类型 验证型 实验地点 暨南大学珠海学院电路原理实验室 学生姓名 学号 学院 系 专业 实验时间 年 月 日 午～ 月 日 午 温度 ℃湿度

一、实验目的

1. 学会识别常用电路元件的方法

2. 掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的逐点测试法

3. 掌握实验台上直流电工仪表和设备的使用方法。

二、实验要求

1. 根据各实验结果数据，分别在附页纸上绘制出光滑的伏安特性曲线。（其中二极管和稳压管的正、反向特性均要求画在同一张图中，正、反向电压可取为不同的比例尺）

2. 根据实验结果，总结、归纳被测各

中国石油大学（华东）现代远程教育

实验报告

课程名称：大学物理(二)

实验名称：电学元件伏安特性研究 实验形式：在线模拟+现场实践 学生姓名： 号： 年级专业层次： 网络秋高起专 学习中心：

习中心

提交时间： 2014 年 4 月 26 日

(1) 动态电阻为

(2) 显然，非线性元件的电阻是工作状态的函数。 2.二极管的伏安特性 半导体二极管根据所用材料的不同可分为硅二极管和锗二极管等。 二极管最重要的导电特性就是 PN 结 的单向导电性。当外加正向电压时，二极管呈现的电阻值很小，能够通过很大的电流。当外加反向电压时， 二极管所呈现的电阻则很大，流过的电流却很小。二极管的电流随电压变化的规律常用伏安特性曲线描述， 某种二极管

的伏安特性曲线如图 2 所示。在二极管的正端接高电位、负端接低电位(正向接法)的条件下， 两端电压不到 1V 时，电流就可达 400mA。在二极管的负端接高电位、正端接低电位(反向接法)条件下， 两端电压小于 100V 时，反向电流很小；但电压超过 110V 时，反向电