非线性电阻特性研究

非线性电阻特性研究
　　 若通过元件的电流强度与施加到它的两端的电压之间不是线性关系．就称这种元件为非线性元件 . 由于通过元件的电流强度与施加到它的两端的电压之间的关系一伏安特性，总是与一定的物理过程相联系的，所以研究非线性元件的伏安特性在生产和使用中都有指导意义 . 
【预习要求】
　1． 实验十一 伏安特性曲线 .

　2．参阅相关资料，了解整流二极管、稳压二极管等非线性器件特性、参数等 .
 
【实验目的】
 
　1．巩固伏安法的内外接法及具体在本实验中的应用， 掌握过程的描绘方法 .

　2．掌握仪器选用的原则和分析方法，进一步熟练电路连接及检查方法.针对所给的非线性电阻元件特点，选择一定的实验方法，设计合适的测量电路，选择配套的仪器，测绘出它们的伏安特性曲线.

　3. 根据实验现象和结果，比较各种非线性电阻的特性，并从理论上进行分析讨论. 
【实验仪器】
 
　　整流二极管，稳压二极管，光敏二极管，热敏电阻，电阻箱，稳压电源，电流表，电压表，滑线变阻器
 
【实验要求】
 
　１.设计测量非线性元件伏安特性曲线的电路，拟定出实验步骤、记录表格和注意事项等.

　2.测量稳压二极 管 ( 2CW 型，稳压电流 5 ～ 10mA ，最大电流＜ 20 mA ) 的 正反向伏安特性曲线 .

　3．测量其他一个器件的伏安特性曲线，并和稳压二极管的伏安特性曲线进行比较.
 
【实验提示】
 
　1．当二极管两端加上正向电压时，就会产生正向电流.但是，当这个电压比较小时，由于外加电场还不足以克服内建电场　对载流子扩散所造成的阻力，正向电流仍然很小，二极管呈现的电阻较大.当二极管两端电压超过一定数值后，内建电场　作用被大大削弱，电流会增长很快，二极管的电阻变得很小.所以，测量时正向电流不能超过二极管的最大允许值，否则　将导致二极管损坏.
　　 当二极管外加反向电压时，外加电场与内建电场同向，使反向电流随反向电压变化很小 ( 仅 μA 级 ) ，这个电流称为　反向饱和电流 .但反向电压增加到一定值后，反向电流会突然增大，出现反向击穿现象，这种击穿叫电击穿.电击穿是可　逆的，但击穿后，若反向电流过大，PN结发热，就会产生热击穿，热击穿是不可逆的，所以测量时反向电流不能超过额定　电流值.稳压二极管是在电击穿状态下工作的.

2.非线性元件的电阻是一种动态电阻，即 (或 )，它代表着对应工作状态(U,I)下的特性电阻值，可从　伏安特性曲线上某点斜率求得.

　3．测量非线性器件伏安特性曲线最简单的方法是伏安法，但由于非线性器件工作状态(U,I)下的特性电阻相差很大，设　计电路时要考虑电表内阻的影响和元件、电表的安全保护.

　4．可在同一坐标、不同的象限上描绘二极管伏安特性曲线.由于正反向电压、电流数据相差很大，作图时坐标轴的标度可　取不同.

　5.对于非线性器件的伏安特性曲线描绘时，应考虑分段描绘，在图线陡峭的地方描点（测量）要密些.

【思考题】
1. 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，对比并说明伏安法测定非线性电阻的优点？

2. 如何根据给定的实验条件以及不同阻值的电阻合理地选择电表和接线方式，可使接入误差减小至能忽略的程度？