《电路分析》实验指导书 深圳大学光电工程学院 2016年12月
《电路分析》实验指导书 深圳大学光电工程学院 2016 年 12 月
实验 直流电路元件伏安特性的测绘 一、实验目的 1、认识常用电路元件。 2、掌握万用表、电路原理实验箱的使用方法。 3、掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的测绘方法。 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lf(U)来表示,即用IU平面上的一条曲线来表示, 这条曲线称为该元件的伏安特性曲线。 mA 30-20-0 1、线性电阻器的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线,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 用“伏安法”测量电阻 根据欧姆定律可用“伏安法”测量电阻,即R=U。但由于电压表和 电流表内阻的存在,测量结果将存在误差。用“伏安法”测量电阻有图A 和图B两种接线方式,用图A测出的结果实际上是被测电阻R与电流表
1 实验一 直流电路元件伏安特性的测绘 一、实验目的 1、认识常用电路元件。 2、掌握万用表、电路原理实验箱的使用方法。 3、掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的测绘方法。 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示， 这条曲线称为该元件的伏安特性曲线。 图 1-1 1、线性电阻器的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，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。 用“伏安法”测量电阻 根据欧姆定律可用“伏安法”测量电阻，即 R=U/I 。但由于电压表和 电流表内阻的存在，测量结果将存在误差。用“伏安法”测量电阻有图 A 和图 B 两种接线方式，用图 A 测出的结果实际上是被测电阻 R 与电流表
内阻R1之和,而用图B测出的却是被测电阻R与电压表内阻Rv并联的结 果。当然,若R1<<R,或Ry>>R,则图A和图B有U/≈R A A ①UsC R (图A) (图B) 2、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b所示。正向压降很小(一般的锗管约为02~0.3V,硅管约为05 0.7V),正向电流随正向压降的升高而急骤上升,而反向电压从零一直增 加到十几伏至几十伏时,其反向电流增加很小,粗略地可视为零。可见, 二极管具有单向导电性,如果反向电压加得过高,超过管子的极限值,则 会导致管子击穿损坏。 3、稳压二极管是一种特殊的半导体二极管,其正向特性与普通二极管 类似,但其反向特性特别,如图1-1中c所示。在反向电压开始增加时 其反向电流几乎为零,但当反向电压增加到某一数值时(称为管子的稳压 值,有各种不同稳压值的稳压管)电流将突然增加,以后它的端电压将维 持恒定,不再随外加的反向电压升高而增大 管子的稳压值稳定时,电流有一定的范围,电流超过此范围的极限值 时稳压管会被反向击穿--电压骤降,这时须尽快去掉电源,管子短时击穿 后可自行恢复。 注意:流过二极管或稳压二极管的电流不能超过管子的极限值,否则 管子会被烧坏。(参考:实验中所用管子的正向电流极限值约为05-07mA, 稳压管反向电流范围约为10-33mA。) 三、实验设备 1、万用表 2、RXDl-1型电路原理实验箱 四、实验内容
2 内阻 RI之和，而用图 B 测出的却是被测电阻 R 与电压表内阻 RV并联的结 果。当然，若 RI<<R，或 RV>>R，则图 A 和图 B 有 U/I≈R 。 （图 A） （图 B） 2、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 b 所示。正向压降很小（一般的锗管约为 0.2～0.3V，硅管约为 0.5～ 0.7V），正向电流随正向压降的升高而急骤上升，而反向电压从零一直增 加到十几伏至几十伏时，其反向电流增加很小，粗略地可视为零。可见， 二极管具有单向导电性，如果反向电压加得过高，超过管子的极限值，则 会导致管子击穿损坏。 3、稳压二极管是一种特殊的半导体二极管，其正向特性与普通二极管 类似，但其反向特性特别，如 图 1-1 中 c 所示。在反向电压开始增加时， 其反向电流几乎为零，但当反向电压增加到某一数值时（称为管子的稳压 值，有各种不同稳压值的稳压管）电流将突然增加，以后它的端电压将维 持恒定，不再随外加的反向电压升高而增大。 管子的稳压值稳定时，电流有一定的范围，电流超过此范围的极限值 时稳压管会被反向击穿----电压骤降，这时须尽快去掉电源，管子短时击穿 后可自行恢复。 注意：流过二极管或稳压二极管的电流不能超过管子的极限值，否则 管子会被烧坏。（参考：实验中所用管子的正向电流极限值约为 0.5-0.7mA， 稳压管反向电流范围约为 10-33 mA。） 三、实验设备 1、万用表 2、RXDI--1 型电路原理实验箱 四、实验内容 V A US R V A US R + - + -
内容1、测定线性电阻器的伏安特性 按图1-2接线,调节直流稳压电源的输出电压U,从0Ⅴ开始缓慢地增 加到10V,记下相应的电压表和电流表的读数UR、I。 KR(V 图1-2 U()12345678 10 UR(V I(mA) 内容2、测定半导体二极管的伏安特性 按图1-3接线,R为限流电阻 (1)测二极管的正向特性时,正向施压UD可在0~075V之间取值 当正向施压达到“门槛电压”值(锗管约为0.2V,硅管约为06V)以后, 极管才能真正导通,可在“门槛电压”值附近多取几个测量点 要求:找出二极管的正向导通电压,并在此电压值附近多测几个点。 (2)测反向特性时,只需将图1-3中的二极管D反接,且其反向施 压U可从0ⅴ开始缓慢地增加到24V。 IK IN4007 图1-3
3 内容 1、测定线性电阻器的伏安特性 按图 1-2 接线，调节直流稳压电源的输出电压 U，从 0V 开始缓慢地增 加到 10V，记下相应的电压表和电流表的读数 UR、I。 图 1-2 U(V) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 UR(V) I(mA) 内容 2、测定半导体二极管的伏安特性 按图 1-3 接线，R 为限流电阻， （1）测二极管的正向特性时，正向施压 UD+可在 0～0.75V 之间取值。 当正向施压达到“门槛电压”值（锗管约为 0.2V，硅管约为 0.6V）以后，二 极管才能真正导通，可在“门槛电压”值附近多取几个测量点。 要求：找出二极管的正向导通电压，并在此电压值附近多测几个点。 （2）测反向特性时，只需将图 1-3 中的二极管 D 反接，且其反向施 压 UD-可从 0V 开始缓慢地增加到 24V。 图 1-3
正向特性实验数据 I(mA) 反向特性实验数据 I(mA) 内容3、测定稳压二极管的伏安特性 将图1-3中的二极管IN4007换成稳压二极管2CW55,重复实验内容2 的测量。(参考:2CW55稳压值范围:62-7.5V,稳压期间的电流范围约 为10-3mA) 要求:(1)找出稳压二极管的正向导通电压值。 (2)测反向特性时,找出进入稳压区的电压值及相应电流范围 正向特性实验数据 反向特性实验数据 I(mA 思考:用伏安法测电阻的两种接线方法中,电压表、电流表内阻对测 量值有何影响? 五、注意事项 1、测二极管正向特性时,稳压电源输出应由小至大逐渐增加,应时 刻注意电流表读数不得超过200mA(量程)。 2、进行不同实验时,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,仪表的极性亦不可接错。 3、改换接线时,须先断电
4 正向特性实验数据 反向特性实验数据 内容 3、测定稳压二极管的伏安特性 将图 1-3 中的二极管 IN4007 换成稳压二极管 2CW55，重复实验内容 2 的测量。（参考：2CW55 稳压值范围：6.2-7.5V，稳压期间的电流范围约 为 10-33mA） 要求：(1)找出稳压二极管的正向导通电压值。 (2)测反向特性时，找出进入稳压区的电压值及相应电流范围。 正向特性实验数据 反向特性实验数据 思考：用伏安法测电阻的两种接线方法中，电压表、电流表内阻对测 量值有何影响？ 五、注意事项 1、测二极管正向特性时，稳压电源输出应由小至大逐渐增加， 应时 刻注意电流表读数不得超过 200mA（量程）。 2、进行不同实验时，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，仪表的极性亦不可接错。 3、改换接线时，须先断电。 UD+(V) I(mA) UD-(V) I(mA) UZ+(V) I(mA) UZ-(V) I(mA)