第1篇　电工技术（1）（天煌教仪）

实验1　电子元器件伏安特性的测绘

1.实验目的

（1）学会识别常用电子元器件的方法。

（2）掌握线性电阻、非线性电阻伏安特性的测绘。

（3）掌握实验台上直流电工仪表和设备的使用方法。

2.原理说明

任何一个二端元器件的特性都可用该元器件上的端电压U与通过该元器件的电流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。这条曲线被称为该元器件的伏安特性曲线。

（1）线性电阻的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，如图1-1所示中的a。该直线的斜率只由线性电阻的阻值决定，阻值为常数，与线性电阻两端的电压U和通过的电流I无关。

（2）在工作时，白炽灯的灯丝处于高温状态。当增大电压时，因灯丝的阻值随温度的升高而增大，所以通过灯丝的电流也增大。在一般情况下，灯丝的“冷电阻”与“热电阻”的阻值可相差几倍至十几倍，伏安特性如图1-1所示中的b。

（3）二极管是一个非线性电阻元器件，伏安特性如图1-1所示中的c。正向压降很小（一般，锗管为0.2～0.3V，硅管为0.5～0.7V），正向电流随正向压降的升高急剧上升；反向压降从零增加到几十伏时，反向电流增加很小，可粗略视为零。可见，二极管具有单向导电特性，当反向电压超过极限值时，可被击穿损坏。

（4）稳压二极管是一种特殊的二极管。其正向特性与普通二极管类似，反向特性较特别，如图1-1所示中的d，在反向电压开始增加时，反向电流几乎为零，当反向电压增加到某一数值（被称为稳压值，有各种不同稳压值的稳压二极管）时，反向电流突然增加，之后，稳压二极管的端电压将基本维持恒定，当外加反向电压继续升高时，端电压仅有少量增加。

注意：流过二极管和稳压二极管的电流不能超过极限值，否则会被烧坏。

3.实验设备与元器件

（1）双路可调直流稳压电源（0～30V可调）。

（2）直流数字电压表（0～200V）。

（3）直流数字毫安表（0～2000mA）。

（4）万用表（指针式或数字式）。

（5）二极管（IN4007）。

（6）稳压二极管（2CW51）。

（7）白炽灯（12V，0.1A）。

（8）线性电阻（阻值由实验内容而定）。

4.实验内容

（1）测绘线性电阻的伏安特性

按如图1-2所示接线，调节稳压电源的输出电压U，从0V开始缓慢增加，一直到10V，记下电压表和毫安表的读数UR、IR，填写在表1-1中。

（2）测绘白炽灯的伏安特性

将如图1-2所示中的R换成12V、0.1A的白炽灯，重复步骤（1）。UL为白炽灯的端电压，将相应的数据填写在表1-2中。

（3）测绘二极管的伏安特性

按如图1-3所示接线，R为限流电阻，在测量二极管VD的正向特性时，正向电流不得超过35mA，正向电压UVD+的取值为0～0.75V，应多取几个测量点，将测量数据填写在表1-3中；在测量反向特性时，只需将如图1-3所示中的二极管VD反接，反向电压UVD-可达-30V，将测量数据填写在表1-4中。

（4）测绘稳压二极管的伏安特性

①正向特性：将如图1-3所示中的二极管换成稳压二极管2CW51，重复实验内容（3）中的正向特性测量。UVDZ+为2CW51的正向电压，相应的测量数据填写在表1-5中。

②反向特性：将如图1-3所示中的R换成510Ω的电阻，2CW51反接，测量2CW51的反向特性，稳压电源的输出电压Uo为0～20V，UVDZ-为2CW51的反向电压，将相应的测量数据填写在表1-6中。

5.实验注意事项

（1）测量二极管的正向特性时，稳压电源的输出电压应由小至大逐渐增加，应时刻注意毫安表的读数不得超过35mA。

（2）进行不同的实验时，应先估算电压和电流值，合理选择仪表的量程，勿使仪表超量程，仪表的极性不可接错。

6.思考题

（1）线性电阻和非线性电阻的概念是什么？电阻与二极管的伏安特性有何区别？

（2）设某元器件伏安特性曲线的函数式为I=f（U），试问在逐点绘制曲线时，其坐标变量应如何设置？

（3）稳压二极管与普通二极管有何区别？用途如何？

（4）在图1-3中，设U=2V，UVD+=0.7V，则毫安表的读数为多少？

7.实验报告

（1）根据测量数据分别在方格纸上绘制出光滑的伏安特性曲线。其中，二极管和稳压二极管的正、反向特性均要求画在同一张图上，正、反向电压可取不同的比例尺。

（2）根据测量结果，总结、归纳被测元器件的特性。

（3）在报告中要进行测量数据的处理和误差原因的分析。