二极管伏安特性测量

• 本实验位于恒隆物理楼二楼西侧 225-231室

直流稳压电源（QJ2002A），VC9801A+型数字万用表(内阻10MΩ)，PA15A型直流数字电流表，电阻箱（ZX21A），待测二极管（2AP10/2AP09），SDS1102CML数字示波器，SG1005S双路数字合成信号发生器。

电路中有各种元器件，如电阻、二极管、三极管、光敏和热敏元件等。人们常需要了解这些元件的伏安特性，以便正确地选择或使用。

• 目标：
  1. 构建知识：非线性电阻、二极管单向导电特性、伏安特性、电流表内外接法；
  2. 实验设计：分别测量红黄蓝三个二极管的正向伏安特性；通过示波器观测二极管(2AP9)整流输出波形，了解二极管的单向导电性；为了不损坏二极管，应注意实验参数的选取；
  3. 物理建模：电流——电流变化曲线；
  4. 实验技巧（仪器）：直流稳压电源、数字万用表、数字电流表、电阻箱、数字示波器以及数字函数信号发生器
  5. 实验技巧：电路连接、测量范围及步长的确定、曲线图的绘制、计算测量结果的系统误差。

该部分内容需用数字示波器来完成，所以大家预习时注意对“数字示波器的使用”实验加以复习。

• 数字万用表检测二极管是否正常工作

将量程开关置于二极管档，把二极管插入“COM”和“V/ ”孔中，二极管正接时，万用表显示值为二极管正向压降的近似值（此时流过二极管的电流约为1mA）；当二极管反接时则显示过量程“1”，可判断该二极管正常工作。注意事项：当输入端未接入时，即开路时，电表也显示过量程“1”。

• 按图4所示连接电路，分别测量红黄蓝三个发光二极管正向伏安特性。思考：红黄蓝三个发光二极管正向伏安特性有什么不同？

注意事项：调节直流稳压电源及电阻箱 ，使得电流表达到二极管允许通过的最大正向电流——约为18mA，记录此时电压表读数 ；调节直流稳压电源或电阻箱 使电压表读数从 逐渐减小至0V，在此区间内记录25~30组数据。你的测量结果与预期是否相符？

• 建议：正向测量时电源电压不超过5V；电阻箱开始实验前置于最大阻值处。请思考为什么这样设置？

• 为了避免损坏发光二极管，我们使用2AP9二极管来做整流实验。
• 按图5-1连接整流电路，输入一定频率和幅度的正弦信号 ，负载电阻设置为1kΩ，用示波器观察并记录电阻两端的输出电压。示波器上观察到的输出信号与你的预期是否相符？若不符，请解释为什么？
• 按图5-2接线，重复以上实验内容。

1. 伏安法电路图中R0的作用是什么？
2. 为了准确测量二极管伏安特性曲线，实验中应如何设计数据测量点？
3. 半波整流中为何有输出的时间间隔要小于输出为零的时间间隔？为何全波整流中相邻输出电压之间有极短时间的零输出？

• 实验前：认真观看学习通上该实验视频，回答单元测试题；写出预习报告，包括：实验目的、实验内容（简要描述）；
• 实验中：记录必要的实验条件，简要描述观察到的主要实验现象，认真记录实验数据；及时记录实验中出现的问题和自己的想法等；完成测量后记录实验仪器的规格和型号。
• 实验后：解释实验现象、分析实验数据、得出实验结论；欢迎针对实验教材、实验内容本身或教师的带教方式提出各种意见或建议等。
• 在规定时间内将报告交至指定信箱。

• [1] 王新生、张银阁，用伏安法测绘二极管伏安特性的研究，大学物理实验，2000年13卷第3期，第41-43页。
• [2] 崔玉亭、刘红兵，；二极管伏安特性曲线实验的探讨，黄淮学刊：自然科学，1997年第13卷第4期，第65-67页。
• [3] 陈清梅，、刑红军、朱南，也谈伏安法测电阻时电流表内、外接法的判定条件，大学物理2007,26(8)。也谈伏安法测电阻时电流表内_外接法的判定条件.pdf
• [4] 二极管符号、参数及含意——同学也可以自己搜索如“二极管参数”的参考资料。
• [5] DT9101型数字万用表使用说明。dt9101型数字万用表.doc
• [6] VC890D型数字万用表使用说明。vc890d型数字万用表.pdf
• [7]二极管的特性与应用

2022（上）