非线性伏安法.ppt

物理学实验教学示范中心物理学实验教学示范中心大学物理实验大学物理实验一、实验简介：一、实验简介：Ø电磁学实验或电子技术中常用电阻元件有两类：电磁学实验或电子技术中常用电阻元件有两类：线性电阻元件：线性电阻元件：非线性电阻元件：非线性电阻元件：Ø伏安法是电学中常用的一种基本测量方法伏安法是电学中常用的一种基本测量方法Ø对于非线性电阻伏安特性和规律的深入分析，有利于对于非线性电阻伏安特性和规律的深入分析，有利于对有关物理过程的理解和认识对有关物理过程的理解和认识如线绕电阻，金属膜电阻等如线绕电阻，金属膜电阻等如光敏、热敏电阻，超导材料，以及如光敏、热敏电阻，超导材料，以及本实验测量的半导体二极管、灯泡中本实验测量的半导体二极管、灯泡中的钨丝电阻等的钨丝电阻等物理学实验教学示范中心物理学实验教学示范中心大学物理实验大学物理实验二、实验目的：二、实验目的：1、掌握伏安法研究二极管正向伏安特性及减少伏、掌握伏安法研究二极管正向伏安特性及减少伏安法引入测量误差的方法；安法引入测量误差的方法；2、掌握伏安法测量钨丝灯的伏安特性；、掌握伏安法测量钨丝灯的伏安特性；*3、掌握用最小二乘法（回归法）求取经验公式、掌握用最小二乘法（回归法）求取经验公式的数据处理方法。

的数据处理方法物理学实验教学示范中心物理学实验教学示范中心大学物理实验大学物理实验1．伏安法．伏安法三、实验原理：三、实验原理： （（1））电表内接法电表内接法 （（2 2）电表外接法）电表外接法欧姆定律：欧姆定律： 适用于适用于RA<>RX，宜测小电阻宜测小电阻需修正电流需修正电流物理学实验教学示范中心物理学实验教学示范中心大学物理实验大学物理实验２．伏安特性及伏安特性曲线２．伏安特性及伏安特性曲线 电阻元件上的电压与流过它的电流之间的关系，电阻元件上的电压与流过它的电流之间的关系，称为该元件的称为该元件的伏安特性伏安特性，描述这一关系的曲线称为，描述这一关系的曲线称为伏安特性曲线伏安特性曲线VIVI例：伏安特性曲线例：伏安特性曲线非线性电阻元件非线性电阻元件线性电阻元件线性电阻元件物理学实验教学示范中心物理学实验教学示范中心大学物理实验大学物理实验¬二极管的伏安特性二极管的伏安特性二极管二极管：在：在PN结的两端个各引出一根电极引线，然结的两端个各引出一根电极引线，然后用外壳封装就构成半导体二极管。

后用外壳封装就构成半导体二极管符号：物理学实验教学示范中心物理学实验教学示范中心大学物理实验大学物理实验VI反向击穿反向击穿电压电压V VBRBR开通电压，硅管约开通电压，硅管约0.60.6～～0.8V0.8V, ,锗管约锗管约0.2 0.2 ～～0.4V0.4V二极管伏安特性：二极管伏安特性：二极管具有单向导电性！二极管具有单向导电性！ 只有当正向电压加到某只有当正向电压加到某个数值时，电流才开始明个数值时，电流才开始明显加大，这个外加电压值显加大，这个外加电压值叫做二极管的叫做二极管的阈值电压阈值电压或或开通电压开通电压. .0物理学实验教学示范中心物理学实验教学示范中心大学物理实验大学物理实验0I/mAU/V钨丝灯伏安特性曲线钨丝灯的伏安特性钨丝灯的伏安特性金属钨的电阻温度系数为正，金属钨的电阻温度系数为正，48×1048×10－－4 4 / /o oC.C.电流经过钨丝灯时电流经过钨丝灯时I↑，，T↑, R↑U=0, R----冷态电阻冷态电阻物理学实验教学示范中心物理学实验教学示范中心大学物理实验大学物理实验四、实验仪器及介绍：四、实验仪器及介绍：DH6102DH6102型伏安特性实验仪一套。

型伏安特性实验仪一套二极管钨丝灯电流表直流稳压电源可变电阻器电压表物理学实验教学示范中心物理学实验教学示范中心大学物理实验大学物理实验注意：二极管正向电注意：二极管正向电压不能大于压不能大于1伏伏 ！实验内容一实验内容一五、实验内容及要求：五、实验内容及要求：1 1、用外接法测量二极管的正向伏安特性，并进行、用外接法测量二极管的正向伏安特性，并进行电流修正电路图如下）电流修正电路图如下）2 2、作二极管正向伏安特性图，即、作二极管正向伏安特性图，即 曲线曲线图，从图中求出阈值电压值，并描述该曲线的特图，从图中求出阈值电压值，并描述该曲线的特征及相关意义，得出结论征及相关意义，得出结论物理学实验教学示范中心物理学实验教学示范中心大学物理实验大学物理实验实验内容二实验内容二　１．测量钨丝灯伏安特性曲线，在坐标纸上作其　１．测量钨丝灯伏安特性曲线，在坐标纸上作其伏安特性曲线，得出结论电路图如下）伏安特性曲线，得出结论电路图如下） 注意：注意：钨丝灯电压不大于钨丝灯电压不大于11伏！伏！ 可变电阻器的分压接法！可变电阻器的分压接法！物理学实验教学示范中心物理学实验教学示范中心大学物理实验大学物理实验六、数据处理：六、数据处理：1.列表列表¬测二极管伏安特性数据测二极管伏安特性数据 U(v)U(v)0.100.100.200.20… 0.600.600.650.650.700.70……1.001.00Ig(mAIg(mA) )U(V)U(V)1.001.002.002.00……11.0011.00I(mA)I(mA)¬测钨丝灯伏安特性数据测钨丝灯伏安特性数据 物理学实验教学示范中心物理学实验教学示范中心大学物理实验大学物理实验实验图像实验图像0I/mAU/V钨丝灯伏安特性曲线0二极管伏安特性曲线I/mAU/VUD如何在图中得到阈值电压？如何在图中得到阈值电压？物理学实验教学示范中心物理学实验教学示范中心大学物理实验大学物理实验七、注意事项七、注意事项: :１、注意区分可变电阻器的限流和分压接法；１、注意区分可变电阻器的限流和分压接法；２、测量前电源电压先调零．２、测量前电源电压先调零．３、缓慢调节电压，注意电压表的示数，３、缓慢调节电压，注意电压表的示数，二极管二极管正向电压不正向电压不 能大于能大于1伏；钨丝灯电压不大于伏；钨丝灯电压不大于11伏；伏；物理学实验教学示范中心物理学实验教学示范中心大学物理实验大学物理实验ＰＰ135 135 思考题1题． 八、作业八、作业: :物理学实验教学示范中心物理学实验教学示范中心大学物理实验大学物理实验实验报告基本要求：实验报告基本要求：字迹清晰，文理通顺，图表正确，数据完备和结论明确字迹清晰，文理通顺，图表正确，数据完备和结论明确内容包括：内容包括： （（1）实验名称）实验名称 （（2）实验目的）实验目的 （（3）实验仪器：）实验仪器：型号型号 名称（重要参数）名称（重要参数） （（4）实验原理（）实验原理（2页页）：）：原理阐述、原理图、主要计算公式原理阐述、原理图、主要计算公式 （（5）实验步骤）实验步骤 （（6）数据处理：）数据处理：原始数据重新列表并计算处理原始数据重新列表并计算处理 （（7）实验结论：）实验结论：测量结果报导测量结果报导 （（8）误差分析：）误差分析：重要实验误差来源重要实验误差来源 （（9）作业）作业 （（10）预习报告）预习报告 （（11））教师签字数据教师签字数据!!!物理学实验教学示范中心物理学实验教学示范中心大学物理实验大学物理实验签字数据基本格式和要求签字数据基本格式和要求1. 用实验报告纸填写，题头写完整用实验报告纸填写，题头写完整 包含：包含：学院、系别、专业、学号、名字学院、系别、专业、学号、名字，，和和实验名称实验名称2. 实验仪器：包含实验仪器：包含仪器的型号、名称和重要参数仪器的型号、名称和重要参数 如，如，ZX21型型电阻箱（电阻箱（0.1级级））3. 实验数据实验数据 要求：要求：列表记录，写上表号，表名称列表记录，写上表号，表名称 数据的物理量和单位数据的物理量和单位物理学实验教学示范中心物理学实验教学示范中心大学物理实验大学物理实验惠斯通惠斯通非线性非线性实验实验原理原理惠氏电桥的作用、原惠氏电桥的作用、原理推导及说明，电阻理推导及说明，电阻箱误差的计算方法箱误差的计算方法非线性元件的介绍，非线性元件的介绍，二极管和钨丝灯的特二极管和钨丝灯的特性，内外接伏安法的性，内外接伏安法的特点和修正特点和修正数据数据 处理处理完成表格，电阻的误完成表格，电阻的误差计算差计算列表，修正二极管的列表，修正二极管的电流，作图，二极管电流，作图，二极管还要求阈值电压还要求阈值电压实验实验结论结论用惠氏电桥法测得小用惠氏电桥法测得小电阻的阻值为电阻的阻值为****对图像的规律进行描对图像的规律进行描述，判断是否为非线述，判断是否为非线性元件；二极管的阈性元件；二极管的阈值电压；值电压；。