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12伏安法测非线性电阻.doc

12伏安法测非线性电阻

nan-生主宰
2017-09-30 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《12伏安法测非线性电阻doc》,可适用于IT/计算机领域

伏安法测非线性电阻时间就是金钱效率就是生命~物理实验中心实验指导书伏安法测非线性电阻唯有惜时才能成功唯有努力方可成就~伏安法测非线性电阻伏安法测电阻是欧姆定律的具体应用欧姆定律是德国的物理学家欧姆经过实验总结出来的定律。利用欧姆定律求导体电阻的方法称为伏安法它是测量电阻的基本方法之一。为了研究材料的导电性通常做出其伏安特性曲线了解它的电压与电流的关系。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。使用伏安法测电阻方法简单使用方便但由于电表内阻的影响测量精度不是很高存在明显的系统误差。本实验根据不同的精度要求采用不同的测量方法来测量电阻。一、实验目的学习直流电表的正确使用及滑动变阻器的连接方法。掌握用伏安法测量电阻及其误差分析的基本方法。了解伏安法在非线性电阻元件测量中的重要作用。学习用作图法处理实验数据并对所得伏安特性曲线进行分析。二、实验原理伏安法测电阻的原理是欧姆定律该方法的最大特点是不需要专用设备。根据被测元件阻值的大小及电压表、电流表的内阻大小将伏安法测电阻分为电流表内接法和电流表外接法两种电路。(电流表内接法:指电流表接在电压表的里边。电路图见图所示。设电流表内阻为回路电流为I则电压表测出的电压值为即电阻的测量值测量值大于实际值当时可用电流表内接法。(电流表外接法:指电流表接在电压表的外边。电路图见图所示。设电阻R中电流为电压表中流过电流为内阻为则电流表中电流为即电阻的测量值测量值小于实际值当时可用电流表外接法。VVAARREEPRPR图电流表内接法图电流表外接法,晶体二极管的特性晶体二极管是典型的非线性元件通常用符号表示其伏,安和伏,欧曲线如图和图所示。图非线性电阻伏安特性图非线性电阻伏欧特性()晶体二极管的结构晶体二极管在电路中的文字符号为V。晶体二极管是利用P型和N型半导体构成PN结加上两根电极引线做成管芯并用管壳封装而成的。P型区的引出线称为正极或阳极N型区的引出线称为负极或阴极。所谓半导体材料就是锗(Ge)和硅(Si)因此有锗二极管和硅二极管。()晶体二极管的特性晶体二极管最主要的特性就是单向导电特性。正向特性:当晶体二极管的正极接电源电压的正极、负极接电源电压的负极时晶体二极管导通电流随着电压的变化而变化。电压很低时电流很小晶体二极管呈现出较大的电阻正向电压增加到一定数值时晶体二极管电阻变小电流随着电压的增加而快速上升此时的电压叫做正向导通电压。锗二极管的导通电压为~V硅二极管的导通电压为~V。反向特性:晶体二极管加反向电压时截止反向电流很小且不随反向电压的增加而变大这个电流就是反向饱和电流。从图的伏安曲线可以看出:当二极管加正向电压时管子呈低阻状态。在OA段外加电压不足以克服PN结内电场对多数载流子的扩散所造成的阻力正向电流较小二极管的电阻较大。在AB段当外加电压超过阀电压后(锗管为V硅管为V)内电场大大削弱二极管的电阻变得很小电流迅速上升二极管呈导通状态。若二极管加反向电压当电压较小时反向电流很小在曲线OC段管子呈高阻状态(截止)。当电压继续升到该二极管击穿电压时电流剧增(刃段)二极管被击穿此时电阻趋于零值。由于二极管正、反向特性曲线的不同在使用伏安法测二极管正、反向电阻时必须考虑电表的接入误差。()晶体二极管特性测量线路对二极管其电阻正常数据为正向电阻约为几百~几千欧反向电阻一般为兆欧级。根据伏安法测电阻的原理分析测量二极管的正向特性时采用电流表外接法测量反向特性时采用电流表内接法。测量线路见图,及图,所示。三、实验仪器及介绍DHD型双路跟踪稳压稳流电源CmA型多量程电流表,CV型多量程电压表,CμA型电流表滑动变阻器(Ω,A),待测非线性电阻INA型号二极管,开关,导线,坐标纸。面板图见图示。DHD(E数显)双路跟踪稳压稳流(CCCV)电源是实验室通用电源。具有恒压、恒流工作功能串联主从工作功能左边为主路右边为从路在跟踪状态下从路的输出电压随主路而变化。每一路均可输出,V,A直流电源。串联工作或串联跟踪工作时可输出,V,A或,V,A的单极性或双极性电源。每一路输出均有一块高品质磁电式表或数显表作输出参数的指示。面板上每一路的输出端都有一接地接线柱可以使本电源方便的接入用户的系统地电位。全部输出功率大于W。电表的读数方法()读数的视角问题电表指针与刻度表面有一定间隙从不同方位读数结果会有差异。读数时要能判断出指针的正确位置则观察者的视线必须保持垂直于刻度表面。准确度高的电表常在刻度尺旁边附一反射镜面判断视线与刻度表面相垂直的依据就是指针在反射镜中的虚像与指针相重合。()读数的换算问题对于测量电流、电压的多量程电表来说由于其面板刻度因量程不同对应的读数也不同。因此在使用任一种量程进行测量时要按相应比例换算。初学者可分四步:第一步依电表的级别及所用量程求该量程的绝对误差:ΔI或ΔU,级别×量程,第二步读出指针所在处的格子数(包括整格数和估计的小数格数)N第三步确定换算的比例系数K并求出测量值K=量程刻度线的满刻度格数然后照比例计算电学量(I或U)的测量值:I或U,KN第四步:确定I或U的有效位数。依ΔI或ΔU的所在位确定I或U的有效数字位数。I或U的有效数字末位应与ΔI或ΔU的所在位相同。事实上工程技术人员在读多量程电表时有更聪明的办法因多量程电表的量程与满偏时的分度值常是简单的整倍数。如级电表满偏为格若量程为V则满偏时的读数应为,再将小数点向前挪一位得V而ΔU,,×V。若指针偏至格则可心算,,小数点向前挪一位则应读为V。依此类推量程为V时只要读出格数乘小数点向前挪二位即得出应读的伏特数。多量程级的电表的读数只要将读出的格数乘(或除)再挪一下小数点即可。同学们在使用中应多多练习此种直读的方法。DHD型双路跟踪稳压稳流电源CmA型多量程电流表,CV型多量程电压表,CμA型电流表滑动变阻器(Ω,A)。DHD型双路跟踪稳压稳流电源CμA型电流表CmA型多量程电流表CV型多量程电压表滑动变阻器(Ω,A)图实验仪器面板图四、实验内容掌握简单电路的设计学会选择电表的量程会计算滑线变阻器的额定电流或额定功率会根据待测电阻的大小选择电流表的内接或外接。正向特性测试mARVPE图正向特性测试线路反向特性测试uARVPE图反向特性测试线路五、实验步骤确定待测非线性电阻INA型二极管其最高反向工作电压为,最大正向工作电流为mA。正向特性测试()在DHD型双路跟踪稳压稳流电源空载情况下打开电源开关调节稳压电源输出电压为,关闭电源。()按图,正确接线注意各元件极性要正确。电流表量程可选择mA量程电压表选择,量程。滑线变阻器(Ω,A)使其输出电压为零。()检查电路确认无误后通电调节滑线变阻器使其输出电压从零逐渐增大。观察电流表及电压表的示数变化将数据填入表中。()以电压U为横坐标电流I为纵坐标绘出电阻的伏安特性曲线并求出不同电压对应的静态电阻值。,反向特性测试()在DHD型双路跟踪稳压稳流电源空载情况下打开电源开关调节稳压电源输出电压为,关闭电源。()按图,正确接线注意各元件极性要正确。电流表量程可选择μA量程电压表选择,量程。滑线变阻器(Ω,A)使其输出电压为零。()检查电路确认无误后通电调节滑线变阻器使其输出电压从零逐渐增大。观察电流表及电压表的示数变化将数据填入表中。)以电压U为横坐标电流I为纵坐标绘出电阻的伏安特性曲线并求出不同电(压对应的静态电阻值。六、数据记录与处理表正向特性测试数据电压V电流mA表反向特性测试数据电压V电流uA七、思考题电阻的伏安特性曲线是怎样的,曲线的斜率代表什么用伏安法测电阻的过程中如果电源电压不稳定会不会影响测量,伏安法测量电阻的接入误差是由什么因素引起的,在实验中如何将它减至最小,测试后如何进行修正,根据所测数据做出UI特性曲线用图解法求解某一电压时的电阻值。八、实验注意事项连接电路时注意电源、电表及二极管的正负极性。为了不损坏元件实验时被测元件的工作电压和工作电流不允许超过额定值。电表使用前调节机械零点并正确选择电表的量程测量值不得超过满刻度但应尽可能使表针有较大的偏转。正确使用滑线变阻器当它作限流器时通电前应将滑动端调至接入电阻最大处(此时回路电流最小)当它作分压器时通电前应将滑动端调至输出电阻最小处(此时电路输出电压最小)。移动触头要缓慢要用眼睛盯着电压表当指针指到所设数值时停止移动防止电压过大烧坏仪表。,对DHD型双路跟踪稳压稳流电源调节时需空载进行对每个实验内容E是定值测量过程中不得改变。,确保电路连接正确无误的情况下通电实验。

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