元件的伏安特性 1.1实验目的 （1）掌握线性的电阻元件、非线性电阻元件（以半导体二极管为实例）伏安特性的测试方法。 （2）研究实际独立电源的外特性。 （3）学习电压表、电流表以及稳压源的使用方法。 1.2原理与说明 1.2.1元件的伏安特性 电阻元件和独立电源的伏安特性可用电压表、电流表来测定。二端元件的特性，可用元件两端的电压和通过元件的电流之间的关系来表示。这种关系称为元件的伏安特性。 1.2.2伏安特性曲线 在关联参考方向下，电阻两端的电压u流过其的电流i有μ=iR的关系，电阻上的电压和电流是同时存在的；电阻元件任何瞬间的电压与同一瞬间的电流是同时存在的。与其过去流过的电流有关，因此，电阻元件又成为“无记忆”元件。如果把电阻元件的电压和电流分别作为直角坐标轴画出电压μ与电流i关系曲线，这条曲线称为该元件的伏安曲线。由于线形电阻的电阻值R不随电压和电流改变，因而线形电阻的伏安特性是一条通过原点的直线。如图1.1所示。反之，因为非线性电阻的电阻值R与其电压、电流的大小有关，因此其伏安特性曲线将不同于线形电阻的伏安特性曲线。半导体二极管是一个非线性电阻元件，其伏安特性曲线如图1.2所示。  图1.1 图1.2 1.2.3电压源 如果一个电压源的电压为恒定值则称为理想电压源。理想电压源具有如下特性：其端电压与流过其的电流大小无关，即内阻为零；流过电压源的电流由与电压源连接的外电路决定。实际上的电压源的内阻一般都是存在的，如图1.3（a）所示。因此实际电压源的电压、电流有下列关系：u=us—iRs.其中i流过电压源的电流，us是电压源电压，Rs为电压源的内阻。其伏安特性如图1.3（b）所示。  (a)电压源电路 (b)电压源外特性曲线 图1.3 理想电流源的特点是：（1）流过电流源的电流的函数I(t)是固定的，不会因它所连接的外电路的不同而改变，即它的的内阻为无穷大。（2）电流源的端电压由它所连接的外电路说决定。实际电流源可以由一个理想电流源与一个电导来表示。如图1.4所示。  图1.4实际电流源等效电路 1.3预习要求 （1）复习教材中的相关部分。 （2）阅读实验讲义，了解实验原理和内容步骤。 1.4实验内容与步骤 1.4.1电阻元件的伏安特性测定 自行设计一个测试电路如图1.5所示，确认无误后，打开稳压电源开关，然后依次调节稳压电源输出值，分别读出电压表和电流表值，填入表1.1，然后画出其伏安特性曲线。  图1.5测试电路 表1.1 U（V） 2 3 4 5 6 7  I（mA）         1.4.2半导体二极管的伏安特性 选择一实验用的二极管，根据二极管的型号确定其参数。最大平均整流电流，最高反向工作电压等。 图1.6（a）测试的是二极管的正向特性。确定接线无误后，接通稳压电源。将输出电压调到2 V，然后调节电阻R，来改变二极管的两端电压以及流过的电流值。使电压值分别为表1.2所列数值，并将所得的电流值记入表中。为了突出曲线弯曲部分，可以在特性曲线弯曲部分多取几个点。  图1.6（a）二极管的正向特性测试电路 图1.6（b）二极管的反向特性测试电路 表1.2 U（V） 0.3 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55  I（mA）         图1.6（b）测试的是二极管的反向特性。由于流过的反向电流很小，所以选用微安表。 按照图1.6（b）接好二极管的正向特性测试电路，确定接线无误后，接通稳压电源。然后调节电阻R，使电压值分别为表1.3所列数值，并将所得的电流值记入表1.3中。 表1.3 U（V） 5 10 15 20 25 30  I（μA）        1.4.3实际电压源伏安特性的测定 在通用实验台上选取一个电阻作为稳压电源的内阻，与稳压电源串联组成一个实际的电压源模型。测定电压源的伏安特性电路如图1.7所示。其中Rs=51Ω作为实际电压源的内阻。确定无误后，接通稳压电源，调节稳压电源输出电压12V，负载R为可变电阻。调节可变电阻器，使电流值分别为表1.4所列数值，并将所得的电压值记入表1.4中。  图1.7实际电压源伏安特性的测定电路 表1.4 I（mA） 0 10 20 30 40 50  U（V） 12        1.5注意事项 （1）指针式直流表使用时注意极性。 （2）在测试半导体二极管的伏安特性时，不允许超过它的电流和电压的额定值。 1.6报告要求 按任务1-3要求列出测量结果，并得出相应的结论。