1、1XXXXXX大学物理设计性实验测定稳压二极管的伏安特性曲线设计报告姓名：XX学号：2009XXXX专业：XXXXX班级：XXXX学院：XXXXXX指导老师：XXX2010 年 12 月 9 日2一、题目选择电路中二极管的应用比比皆是，有整流二极管、开关元件、限幅元件、继流二极管、变容二极管、稳压二极管等多种类型。为了进一步了解二极管的工作原理，首先要了解它们的伏安特性曲线。本实验通过对二极管伏安特性曲线的测定，了解二极管的单向导电性的实质。二、实验原理1、原理及基础知识二极管是常见的非线性元件，其伏安特性曲线如图所示：当对二极管加上正向偏置电压，则有正向电流流过二极管，且随正向偏置电压的增大
2、而增大。开始电流随电压变化较慢，而当正向偏压增到接近二极管的导通电压，电流明显变化。在导通后，电压变化少许，电流就会急剧变化。当加反向偏置电压时，二极管处于截止状态，但不是完全没有电流，而是有很小的反向电流。该反向电流随反向偏置电压增加得很慢，但当反向偏置电压增至该二极管的击穿电压时，电流剧增，二极管 PN 结被反向击穿。2、通过对二极管不同电压下电流的测定，得出一系列电压和电流的数值，在坐标纸上作出 U-I 曲线,从而得出二极管的伏安特性曲线，进一步形象的认识二极管的单向导电性。由此分析可知，能够达到精度、范围、功能的要求。3、可行性分析运用所学过的电学实验的基础知识（电桥法测电阻、伏安法测
3、电阻等） ，采用实验室已有的电学实验元器件（直流电源、电压表、电流表、滑线变阻器等） ，设计出一个测定二极管伏安特性曲线的电路。通过对实验电路的控制，得出一系列电压和电流值，从而绘制二极管的伏安特性曲线。3三、方案设计测定非线性电阻可采用伏安法、电桥法、电势差计法、非平衡电桥法等，现对伏安法、非平衡电桥法进行介绍，进行比较之后选用一种合适的方法来测定二级管的伏安特性曲线。1、伏安法伏安法测二极管的伏安特性曲线，测量电路图如图所示：图（a）是测定二极管正向导通状态的伏安特性曲线的电路。测量二极管两端的电压和通过的电流，电流表和电压表有两种接法，如图，电压表接 A、D两端叫做电流表外接；电压表接
4、A、D端叫做电流表内接。电流表外接时，其读数为流过二极管的电流 ID 与流过电压表电流 IV 之和，即测得的电流偏大；电流表内接时，电压表读数为二极管电压 VD 与电流表电压 VA 之和，即测得的电压偏大。因此，这两种接法都有测量误差。这种由于电表接入电路而引起的测量误差叫做接入误差。接入误差是系统误差，只要知道电压表的内阻 RV 或电流表的内阻 RA，就可以把接法造成的测量误差算出来，然后选用测量误差较小的那种接法。电流表外接，造成的电流测量误差为： VDDVDRII电流表内接，造成的电压测量误差为：4DADADRV其中 RD、R V、R A、分别是二极管的内阻，电压表的内阻和电流表的内阻。
5、测量时究竟选用哪种接法，要看 RD、R V、 RA 的大小而定。显然，若 RD/RV R A/RD 应选用电流表内接，反之则选用电流表外接。图（b）是测定二极管反向截止状态伏安特性曲线的电路。电流表和电压表同样也有两种接法，其接入方法的选择同上。2、非平衡电桥法非平衡电桥法测二极管的伏安特性曲线的电路图：如图所示，当调节四个电阻使 B,D 两点电势相等时，电桥处于平衡态。如果其中一个或某几个电阻作为传感器件，其阻值随待测物理量改变而改变，电桥就处于非平衡状态。非平衡状态时，B,D 两点电位不等，电势差 U 的变化反映了电阻的变化情况。这就是非平衡电桥工作的原理。综合比较伏安法和非平衡电桥法，由
6、于我对非平衡电桥法的基础知识掌握比较少，并且非平衡电桥不易于控制，对技术要求比较。然而，我对伏安法基础知识比较熟悉，并且实验电路比较容易控制，最有可能达到实验目的。因此，本实验采取伏安法测量二极管的伏安特性曲线。四、仪器设备设计1、本实验测定 2CW56 型稳压二极管。其正向导通电流为 20mA，因此选用量程为 030mA 的毫安表。反向击穿电压为 20v.，因此选用量程 030V 的电压表，电源电动势为 20V 的直流稳压电源。因二极管的正、反向电阻都随外加电压而变化，只能给出一大致的数值，在正常使用范围内，对 2CW56 型稳压二极管，正向时 RD 可取 1000，反向时取 100K。正向
7、导通状态，二极管两端电压范围大致是 03V，因此选用量程为 03V 的电压表。反向截止状态，流过二极管的电流范围为 02000uA，因此选用量程为 02000uA 的微安电流表。3、根据测量需要，选用最大阻值为 1000 的滑线变阻器， 25 根导线。5五、参数设计更改序号 序号 代号 名称 型号 规格 备注1 E 电源 20v 2 V 电压表 量程（0-3v） 3 V 电压表 量程（0-30v） 4 mA 电流表 量程（0-100MA） 5 uA 电流表 量程（0-150UA） 7 个 6 D 稳压二极 管 2CW56 （20MA,20V) 7 S 开关 8 导线 25 根9 R 滑线变阻
8、器 量程（0-1000） 六、实验步骤1、确定电流表的接法，在电表上查与所选量程相应的内阻 RV 和 RA 值。由所选用的 RD、RV、RA 值用判定式确定电流表的接法。2按照所选用的正确接法接线，测定 2CW56 型稳压二极管的正、反向伏安特性曲线。测正向特性时，电源电压取 3V；测反向特性时，电源电压取20V。滑动一下滑线变阻器的滑动触头，看一看电压和电流的大致变化范围，以及电表的选择是否合适。3电压与电流均从零开始测量，然后让滑线变阻器的滑动触头 C 点向输出电压增大方向缓缓移动，按照电压和电流的实际变化范围选取数据点，记下电流表和电压表读数（不超过二极管额定值） 。对正向及反向的 ID
9、-VD 关系都要测10 个以上的点，在曲线的弯曲部分，点应密些，在平直部分，点可稀些。注意事项：1为保护直流稳压电源，接通或断开电源前均需先使其输出为零；对输出调节旋钮的调节必须轻而缓慢。2更换测量内容前，必须使电源输出为零，然后再逐步增加至需要值，以免损坏元件。3测定 2CW56 型稳压二极管的正、反向伏安特性曲线时，注意正向电流不要超过 20mA，反向电压不要超过 25V。4开始实验时，作为分压器的滑线变阻器的滑动触头 C 应置于使输出电压为最小值处6七、数据记录1、数据记录表格二极管正向导通序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10U/vI/mA序号 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20U/vI/mA二极管反向截止序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10U/vI/uA序号 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20U/vI/uA2 数据处理根据测定的数据，在坐标纸上作出 2CW56 型稳压二极管的伏安特性曲线，分析二极管的单向导电性。注：实验过程中的对报告的修改1 由于缺少量程较大的微安电流表，因此采取了多个电流表串联等效一个大量程电流表的做法。2 由于一个电压表具有多个量程，所以一个电压表足矣。3 由于没有找到开关，同时此实验不用开关也能完成，因此实验器材不需要开关。4、 根据实际情况，对数据记录表格进行了修改。
