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示波器测二极管伏安特性曲线


电磁学设计性实验 用示波器显示二极管伏安特性曲线

学院:物理学院 姓名: 学号:

【摘要】:伏安特性曲线反映了元件在电路中的基本工作特性,传统的伏安法 测二极管的伏安特性曲线虽电路简单,但要人工测绘数据点,处理速度慢,误差较 大。而示波器则能接受连续变化的信号,并能把它自动描绘成图形,处理速度快, 结果直观。 将二极管的电压 U 加到示波器的“X 轴输入”端,将二极管的电流转化为 电压后加到示波器的“Y 轴输入”端,从而在示波器屏上得到伏安特性曲线图 象,通过二极管的电压降为横坐标,通过二极管的电流为纵坐标直观的显示二 极管的伏安特性. 【关键词】:示波器 二极管 伏安特性曲线

【引言】:二极管是现代电子线路中的重要元件,了解它的伏安特性曲线对分 析电路十分重要。本次实验通过示波法测量多种二极管的伏安特性曲线,了解 其单向导电性。 一、实验目的 1. 进一步熟悉使用双踪示波器 2.了解二极管的伏安特性,测量其正向导通电压 二、仪器和用具 双踪示波器,YB1602 型数字函数信号发生器,稳压二极管,整流二极管, 检波二极管,电阻箱一个,导线若干。 三、实验原理 由二极管的特性曲线可知,在二极管两端加一正向电压 UD。逐渐改变 UD 的大小,当 UD 达到或超过二极管的导通电压,将会有电流 ID 出现,ID 将随着 UD 的变化而变化。由此可测出二极管 ID 随 UD 变化的正向伏安特性曲线。若 U 采用周期性连续变化的脉动直流电压提供,并把二极管两端电压 UD 输入示波器 的 X 通道,作为水平扫描电压。把流过二极管的电流 ID 取样后输入示波器的 Y 通道,作为垂直扫描电压。正确调节示波器,即可在荧光屏出现二极管的正向 伏安特性曲线。若将电源极性反向,根据二极管反向电压的大小适当选择脉动 直流电源电压,正确调节示波器,则可测出二极管的反向伏安特性曲线。 本次设计性试验将测量三种二极管的伏安特性曲线,分别为稳压二极管, 整流二极管,检波二极管。在这里以稳压二极管为例,介绍其伏安特性。 图(a)为稳压二极管的伏安特性曲线。 从图中可以看出,给稳压二极管两端加以正向电压,二极管表现为一个低 阻值的非线性电阻,当正向电压较小时,正向电流几乎为零,只有当正向电压 超过死区电压时,正向电流才明显增大,当正向管压降达到导通时(一般硅管

约为 0.6~0.8V,锗管约为 0.2~0.3V),二极管才处在正向导通状态。

(a)

(b)

实验中,将二极管连接到图(b)电路中,用一较小阻值的定值电阻与二极 管串联,则通过二极管的电流 ID 与电阻上的电流 IR 相同,而电阻两端的电压 UR=IRR∝ID,即可输入电阻 R 上的电压来反映通过二极管的电流。为了正确的显 示波形,要使 X 输入端和 Y 输入端有公共端,因此,A 点为接地点。 四、实验内容及步骤 1. 按照图(b)连接电路图。 2. 打开信号源和示波器,调节信号发生器输出信号频率 f 为 500Hz 左右,电源 电压为 6-8V 左右,示波器打到 X-Y 档,电阻箱可设为 100 欧。 3. 按下示波器 CH1 和 CH2,即可显示波形。适当调节电源电压和输出频率,电 阻箱阻值,以及示波器的偏转因素,使示波器显示屏上曲线大小适中。 4. 确定原点。按下示波器 X 和 Y 输出端的 GND(接地),调节两光点位置,使 其处于示波器显示屏的中心,如下图所示,即原点位置。

5.测量二极管的正向导通电压。调节示波器,使其在显示屏上出现 2 个标尺, 移动标尺位置,使其一个位于原点处,另一个位于曲线转折处,在示波器显示 屏上读出正向导通电压。 6.实验测量 3 种二极管,只需重复以上步骤即可。 五、实验结果及分析 1.稳压二极管的伏安特性曲线。

可知其正向导通电压为 760mv。 2. 检波二极管的伏安特性曲线。

可知其正向导通电压为 760mv。 3. 整流二极管的伏安特性曲线。

可知其正向导通电压为 560mv。 注:因为检波二极管和整流二极管的反向导通电压较大,实验用电源无法提供 大电压值,所以示波器显示屏上出现的曲线只是部分伏安特性曲线,并不完整。 六、实验中出现的问题及其解决办法 问题:示波器的两个输入端只能输入电压信号,如何反映通过二极管的电 流? 解决方案:用一较小阻值的定值电阻(如 R=100Ω )与二极管串联,则通 过二极管的电流 ID 与电阻上的电流 IR 相同,而电阻两端的电压 UR=IRR∝ID,即 可输入电阻 R 上的电压来反映通过二极管的电流。 七、实验小结及建议 1.二极管具有单向导电性,通过实验得到了伏安特性曲线。 2.本次设计性实验在选题方面难度较低,在实验过程中遇到的困难也在老师和 同学们的帮助下得到了解决。 3.最初实验失败的原因是因为对双踪示波器的使用方法掌握不够全面,在查阅 资料和咨询同学后了解了其使用方法,实验顺利完成。 4.建议:希望老师在教学过程中,能多多让同学们动手做实验,这样对学生深 化理解知识很有帮助,还可锻炼学生动手能力。

参考文献: 1. 王小云,何捷。探索用示波器显示二极管的伏安特性曲线 2008 2. 赵文杰。用示波器研究二极管的伏安特性 2011 6 18


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