线性内阻和非线性内阻伏安特点曲线的测定实验报告(共8测绘内阻伏安特点曲线被测内阻标称值200Ω反向内阻电阻R=1000/k=268.24Ω电流表阻值:20V分度值:0.01V电压表阻值:200mA分度值:0.1mA二、实验仪器:毫安表、微安表、伏特计各一块,金属膜100K内阻,锗晶闸管,三、实验原理:1、当一个器件两端加上电流,器件内有电流通过时,电流与电压之比称为该器件的内阻。2、若一个器件两端的电流与通过它的电压成比列,则伏安特点曲线为一条直线,这类器件称为线性器件。若器件两端的电流与通过它的电压不成比列,则伏安特点曲线不再是直线,而是一条曲线,这类器件称为非线性器件。通常金属导体的内阻是线性内阻,它与外加电流的大小和方向无关,其伏安特点是一条直线(见图3.2-1)。从图上看出,直线通过一、三象限。它表明,当调换内阻两端电流的极性时,电压也换向,而内阻一直为一定值,等于直线斜率的倒数R?V。常用的晶体三极管是非线性内阻,其内阻值除了与外加电流的大小有关,并且还与方向有关。晶体三极管又叫半导体三极管。半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间。若果在纯净的半导体中适当地掺入极微量的杂质,则半导体的导电能力都会有上百万倍的降低。
加到半导体中的杂质可分成两种类型:一种杂质加到半导体中去后,在半导体中会形成许多带负电的电子,这些半导体叫电子型半导体(也叫半导体);另一种杂质加到半导体中会形成许多缺乏电子的空穴(空位),这些半导体叫空穴型半导体(也叫p型半导体)。型半导体结合产生的p-结所构成的。它有正、负两个电极,负极由p型半导体引出,如图(a)所示。p-n结具有双向导电的特点,常用图(b)所示的符号表示。关于p-n结的产生和导电性能可作如下解释。区扩散;同样,因为n区的电子含量比p区大,电子便区扩散。在交界处随着扩散的进行,p区空穴降低,出现了一层带负电的粒子区(以?表示);n区的电子降低,出现了一层带正电的粒子区(以?表示)。结果在型半导体交界面的一侧附近,产生了带正、负电的薄层区,称为p-n结。这个带电薄层内的正、负电荷形成了一个电场,其方向正好与自旋(电子、空穴)扩散运动的方向相反,使自旋的扩散遭到内电场的阻力作用,所以这个带电薄层又称为抵挡层。当扩散作用与内电场作用相等时,p区的空穴和区的电子不再降低,抵挡层也不再降低,达到动态平衡,这时晶闸管中没有电压。如图(b)所示,当p-n结加上正向电流(p区接负)时,外电场与内电场方向相反,因此消弱了内电场,使抵挡层变薄。
这样,自旋能够顺利地通过p-n结,产生比较大的电压。所以,p-n结在正向导电时内阻很小。如图(c)所示,当p-n结加上反向电流区接正)时,外电场与内电场方向相同,因此强化了内电场的作用,使抵挡层变厚。这样,只有极少数自旋才能通过p-n结,产生很小的反向电压。所以p-n结的反向内阻很大。图3.2-3p-n结的产生和双向导电特点采用电阻约为200欧姆的内阻,在其上加电流0-1.5V,测出电流每变化0.2V时的电压值。内电场方向外电场方向正向电压(较大)内电场方向外电场方向要求,用万用表粗测内阻、电流表、电压表适宜检测档位的电阻,按照偏差理论设计电路。将电流调为零,改变加在内阻上的电流方向,取电流为0-(-1.5)V,测出电流每变化0.2V时的电压值。以电流为横座标,电压为纵座标,绘出金属膜内阻的伏安特点曲线。检测之前,先记录所用晶闸管的机型(为测出反向电压的数值,采用锗管)和主要参数(即最大正向电压和最大反向电流),再判断晶闸管的正、负级。为了测得晶体二级管的正向特点曲线,可根据图3.2-6所示的电路联线。图中3.2-6测晶体三极管正向伏安特点电路图3.2-7测晶体三极管反向伏安特点电路检测线路后电阻的测量实验器材,接通电源,平缓地降低电流,比如,取0.00V、0.10V、0.20V、?(在电压变化大的地方,电流间隔应取小一些)读出相应的电压值。
最后断掉电源。为了测得反向特点曲线,可按图3.2-7连接电路。将电压表换成微安表,电流表换接比1伏大的量限,接上电源,逐渐改变电流,比如取0.00V、1.00V、2.00V、?,读取相应的电压值。确认数据无错误和遗漏后,断掉电源,拆除线路。以电流为纵轴,电压为横轴,借助测得的正、反向电流和电压的数据,绘出晶体三极管的伏安特点曲线。因为正向电压读数为毫安,反向电压读数为微安,在横轴上半段和下半段座标纸上每小格代表的电压值可以不同,但必须分别标明清楚。测晶体三极管正向伏安特点时,毫安表读数不得超过晶闸管容许通过的最测晶体三极管反向伏安特点时,加在晶体管上的电流不得超过管子容许的最大反向电流。对晶闸管的参数理解和应用;按照金属膜内阻的彩色环判定电阻的初常用的晶体三极管是非线性内阻,其内阻值除了与外加电流的大小有关,并且还与方向有关。下边对它的结构和热学性能作一简单介绍。晶体三极管的p-n结和表示符晶体二级管又叫半导体三极管。半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间。若果在纯净的半导体中适当地掺入极微量的杂质,则半导体的导电能力都会有上百万倍的降低。加到半导体中的杂质可分成两种类型:一种杂质加到半导体中去后,在半导体中会形成许多带负电的电子,这些半导体叫电子型半导体半导体);另一种杂质加到半导体中会形成许多缺乏电子的空穴(空位),这些半导体叫空穴型半导体导体结合产生的p-n结构成的。
它有正、负两个电极,负极由型半导体引出,正极由n型半导体引出,如图2(a)所示。p-n关于p-n结的产生和导电性能可作如下解释。图3p-n结的产生和双向导电特点如图3(a)所示,因为区扩散。随着扩散的进行,p区空穴降低,出现了一层带负电的粒子区(以?表示);n区的电子降低,出现了一层带正电的粒子区(以表示)。结果在p型半导体交界面的一侧附近,产生了带正、负电的薄层,称为p-n结。这个带电薄层内的正、负电荷形成了一个电场,其方向正好与自旋(电子、空穴)扩散运动的方向相反,使自旋的扩散遭到内电场的阻力作用,所以这个带电薄层又称为抵挡层。当扩散作用与内电场作用相等时,p区的空穴区的电子不再降低,抵挡层也不再降低,达到动态平衡,这时晶闸管中没有电压。如图3(b)所示,当p-n结加上正向电流(p外电场与内电场方向相反,因此消弱了内电场,使抵挡层变薄。这样,自旋能够顺利地通过p-n结,产生比较大的电压。所以,p-n结在正向导电时内阻很小。如图3(c)所示,当p-n结加上反向电流(p外加电场与内场方向相同,因此强化了内电场的作用,使抵挡层变厚。这样,只有极少数自旋才能通过p-n结,产生很小的反向电压。
所以p-n结的反向内阻很大。晶体三极管的正、反向特点曲线如图12-4所示。从图上看出,电压和电流不是线性关系,各点的内阻都不相同。凡具有这些性质的内阻,就称为非线性内阻。晶体三极管的伏安特点图5测内阻伏安特点的电路直流稳压电源,万用表(2台),内阻,白炽灯泡,灯管,短接桥和联接导线,实验用九孔插件方板。1.按图5接好线路,图中RRA(RA毫安表的电阻)。注意将分压器的滑动端调至电2.经班主任检测线路后,接通电源,调节滑线变阻器的滑动头,从零开始逐渐减小电流(例加取0.00V,0.50V,1.00V,1.50V,„),读出相应的电压值。调转180联接),取电流为0.00V电阻的测量实验器材,-0.50V,-1.00V,-1.50V,„,读出相应的电压值。4.将检测的正、反向电流和相应的电压值填入预先自拟的表格。以电流为横座标,电压为纵座标,绘出金属膜内阻的伏安特点曲检测之前,先记录所用晶体管的机型(为测出反向电压的数值,采用锗管)和主要参数(即最大正向电压和最大反向电流),再判断晶体管的正、负极。1.为了测得晶体三极管的正向特点曲线,可根据图6所示的电路联线。图中伏左右。经班主任检测线路后,接通电源,平缓地降低电流,比如,取0.00V,0.10V,0.20V,„(在电压变化大的地方,电流间隔应取小一些),读出相应的电压值。最后断掉电源。测晶体三极管反向伏安特点的电路2.为了测得反向特点曲线,可按图7连接电路。将电压表换成微