课程名称：电子测量与电子电路实验教程
实验名称：直流非线性电阻特性测量
通信工程系姓名： 教师：成绩：
2011年10月31日
一）实验目的
1）学会直流稳压电源和万用表的使用方法； 2）了解普通二极管和稳压二极管的伏安特性； 3）学会伏安特性逐点测试法。
二）仪表仪器
名称 直流稳压源 模拟万用表 数字万用表 实验箱 型号 HT-1712F MF500-13 CAA-2 2009/06 用途 为电路提供直流的稳定电压 测量电路中的电流 测量电子器件两端的电压 提供实验所用的电阻、二极管及稳压管 三）预习思考题
1）为什么测量电流时电压表能不能同时接在电路中？
因电压表有内阻，当电压表接在电路中时使电路中的电阻增大，因此会导致电流表测量的电流偏小，会使电路测量实验误差增大。
2）如何用模拟万用表判断二极管和稳压二极管的好、坏和正、负极？ 将模拟万用表置于×1kΩ或×100Ω欧姆档，测量二极管或稳压二极管两个方向的电阻，如果两次测量的结果都为无穷大或都接近于零，则说明该二极管是坏的；此外，在两次测量中，电阻值较小的那次，与万用表“黑”表笔所接的那一端是正极，另一端是负极。
3）数字万用表和模拟万用表的异同？如何用数字万用表判断而二极管和稳压二极管的好、坏和正、负极？
模拟表纯粹靠的是指针，用电流驱动表头，电流越大，指针偏转越大；数字表都是液晶显示模拟表就是指针显示。数字表可以精度可以做得很高，模拟表只能粗略地测量。将数字万用表置于欧姆档，测量二极管或稳压二极管两个方向的电阻，如果两次测量的结果都为无穷大或都接近于零，则说明该二极管是坏的；此外，在两次测量中，电阻值较小的那次，与万用表“黑”表笔所接的那一端是正极，另一端是负极。
四）实验内容及步骤
（1）实验设计：
实验要求测量电阻R=820欧，2CP型普通二极管，2CW型稳压二极管串联电路的总伏安特性曲线。电路图如下，改变电源电压的大小测出相应的电流，串联电路的总电压和各个元件的电压，列表记录，总电压在0～15V之间。
在判断普通二极管、稳压二极管的极性时，将万用表置于×1K欧或×100K欧档，测量二极管两个方向的电阻，在测量过程中阻值较小的那一次，与黑表笔相连的为正极，另极为负极。
电路图：
（2）实验注意事项
1）测量电流时电压表不可接入电路，防止分流。
2）将直流稳压源接入电路前一定要用稳压表测其输出电压保证总电压不超过15V；
3）需要提前判断普通二极管和稳压二极管的极性。 （3）实验步骤
1）检查实验仪器设备，确认无误后按设计好的电路连线。
2）检查普通二极管和稳压二极管的极性，确认无误后开始测量。 3）调节不同的U值，测得多组数据。
4）确认数据记录无误后整理并归位仪器设备。
五）实验原始数据及处理
（1)对电阻R=820欧，2CP普通二极管，2CW稳压二极管的伏安特性进行测试： 1）对串联电路的总伏安特性曲线测量，如下表分析 I（mA） 0 0 0 0 0.06 0.18 U (V) 1.82 3.08 5.39 7.12 7.34 7.43 ∑U=UR +U2CP +U2cw 1.74 2.89 5.18 7.08 7.24 7.44 △U=U-∑U 0.10 0.19 0.21 0.14 0.10 -0.01 β=△U/U*100% 5.46% 6.16% 3.89% 1.97% 1.36% 0 I（mA） 0.90 2.40 3.68 4.41 5.00 7.05 U (V) 8.15 9.11 10.22 11.28 12.26 13.25 ∑U=UR +U2CP +U2cw 8.04 9.04 9.94 10.93 12.12 12.70 △U=U-∑U 0.11 0.07 0.28 0.35 0.14 0.55 β=△U/U*100% 1.35% 0.8% 2.74% 3.10% 1.14% 4.15%
2）电阻R 2CP普通二极管 2CW稳压二极管 串联电路总伏安特性曲线如图：
六）误差分析
1）电阻与电流的伏安特性测试分析
由上述图形可知图中斜线的斜率k=0.85=(U1-U2)/(I1-I2)；由于I的单位为mA;故测得R=1000×k=850欧。可见于R的理论值820欧电阻的差值为30欧，有电阻的允许误差在5%以内知在41欧姆的误差允许范围内都是可以接受的。因此测量结果可信。使用欧姆表时其阻值显示为700欧与理论值差距超过误差范围，欧姆表的测量不太准确。 2）2CP普通二极管的伏安特性测试分析
由上述普通二极管的伏安特性曲线知在二极管分压在小于0.6V时通过的电流非常小，几乎为零。这是由于二极管有个正向压降，有硅管的管压降约为0.6～0.8V非常接近于此硅管（2CP）的正向压降，说明测量无误。当U>0.6V后，二极管导通，此后随电流的增大，压降几乎不变。说明二极管的导通电阻很小，几乎可以忽略不计。
3）2CW稳压二极管的伏安特性测试分析
由上述稳压二极管的伏安特性曲线知在稳压二极管分压小于6.75V时，通过的电流非常小，几乎为零，此时稳压管处于非导通状态。当所加电压大于6.75V时，稳压管击穿，并起稳压作用将电压钳制在6.75左右。可见此曲线与稳压管的特性相符，说明测量满足要求。 4）串联电路总伏安特性测试分析
对上述数据整理得到上述图表，由图中数据曲线知应该是前三张数据图形的叠加，但由数据可知存在一定误差。观察数据，前两组、最后一组测量误差较大，前两组是因为各部分器件还未进入工作状态，测量值偏小导致电流表读数较大，后面实验主要是因为量程更换的哦啊知测量精度减小。
七）课后思考题
1）假如本实验所用稳压二极管的稳压值为5V，要求取10个测量点，均匀去点吗？若不是均匀取点，应该如何取点？
答：并非均匀取点，而是应该在稳压管的稳压值左右多取一些测量点。这样可以更好的观测到稳压二极管击穿时的特性。
2）如果将电阻R的值增大10倍或减小为原来的1/10，会得到什么样的测试结果？试定量分析测试结果？
答：在击穿前，电路尚未导通，电流基本为零，电阻的改变不影响其特性。 在击穿后，电路作如下等效：
当电阻为10R、U=8V U2CP=0.7 U2CW=6.6V时，由于E在6～12V，I在0.1mA左右，此时无论是R或是2CP、2CW的伏安特性曲线的变化都不会很显著，或随U上升基本无变化，因此难以观测。
当电阻为0.1R、U=8V U2CP=0.7 U2CW=6.6V时，I则在10mA左右，此时可能烧坏两
个二极管，因此也不可选用。
3）分析本实验中模拟电压表内阻对测量结果的影响。
答：电压表并联接入电路后，设其电阻为r，则对R=820欧而言，由于r并联接入电路后致使电路总电阻减小，总电流增大，在二极管正向导通后电阻分压增大，是的R上电压由于电源的总电压不变而减小从而使测量值偏小。对于2CP而言，相当于给电压源并联电阻，从而也会使总电流增大而导致测量结果偏小，所以所得测量结果偏小。
八）实验总结及心得体会
1)实验总结
从上述实验中得知了各种元器件的伏安特性，同时掌握了直流稳压电源与万用表的使用方法以及如何用欧姆表判断二极管的极性。在实验中也注意到电压表的分流作用，从而在测电流时电压表开路。同时为了更好的观测稳压管的特性曲线，在钳制值附近去了多组值。因此得到的曲线与预期相符，达到了实验目的。 2）心得体会
总体上来说这次实验过程还是很顺利的。在读数，电路图设计连线上没有遇到较大阻碍。唯一感到疲乏的就是实验中反复断开电源，记录数据，但是通过反复的操作，锻炼了自己做实验的耐心，并且加深了对实验过程及原理的认识。最后测得的数据与实验预期基本符合，这一刻感觉一下午的付出还是有回报的。至少我的数据是没有问题的。
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