南邮计科电工电子实验第一次课《非线性电阻伏安特性》实验报告
实验目的
学会并熟悉使用数字万用表。
掌握非线性器件伏安特性的测量方法。
对非线性元器件有初步了解。
初步掌握万用表等效电阻对被测电路的影响及其分析方法
主要仪器设备及软件
硬件：直流稳压电源、台式数字万用表、实验箱、发光二极管、导线、稳压二极管。
软件：无
实验原理（或设计过程）
线性电阻的伏安特性满足欧姆定律，是一条过原点的直线。
发光二极管是非线性元件，具有单向导电性。
当发光二极管正向电压超过正向导通电压后继续升高，正向电流急剧增大，所以，一般发光二极管都串接有保护电阻。发光二极管反向电压从零伏增加到负十几伏，电流很小几乎为零。反向电压太大超过二极管的极限，发光二极管可能被击穿损坏。
稳压二极管接正向电压时电阻很小，正向电压增加，正向电流急剧增大。接反向电压时电阻很大，电压增大时电流变化很小，当反向电压超过稳压二极管的稳压值时，二极管方向击穿，电流增加很快，电压基本不变。
实验电路图
发光二极管正向伏安特性
2.发光二极管反向伏安特性
3.稳压二极管正向伏安特性
4.稳压二极管反向伏安特性
实验数据分析和实验结果
5.1实验内容
发光二极管：
用数字万用表判断发光二极管的正负极性。
连接电路图，按给定电流测量发光二极管的正向特性，记录电压。
重新连接电路，测量发光二极管的反向特性，记录电流。
绘制伏安特性曲线图。
稳压二极管：
用数字万用表判断稳压管的正、负极性。
用数字万用表二极管挡测量稳压管的正反向情况
正向：0.7 V，蜂鸣器响 反向:open V,蜂鸣器不响
连接电路图，按给定电流测量稳压二极管的正向特性，记录电压。
重新连接电路，测量稳压二极管的反向特性，记录电流。
绘制伏安特性曲线图。
需要注意电流表的内外接法。二极管正向时电流表内接，二极管反向时电流表外接。
电流表内接法做实验，电流表测量值为真实值，而电压表测量值比真实值要大
电流表外接法做实验，电压表测量值为真实值，而电流表测量值比真实值要大
5.2实验结果
表1发光二极管正反向测量
正向 连接 | Id(mA) | 0 | 1 | 3 | 5 | 10 | 15 | 20 |
Vd(V) | 0 | 1.88 | 1.94 | 1.96 | 1.99 | 2.02 | 2.03 | |
反向 连接 | Vd(V) | 0 | -1 | -2 | -3 | -5 | -8 | -10 |
Id(μA) | 0 | 0.090 | 0.182 | 0.298 | 0.497 | 0.794 | 0，992 |
表2稳压二极管正反向测量
正向 连接 | Id(mA) | 0 | 1 | 2 | 3 | 5 | 10 | 15 | 20 |
Vd(V) | 0 | 0.69 | 0.70 | 0.72 | 0.73 | 0.75 | 0.78 | 0.79 | |
RD(Ω) | 0 | 690.00 | 350.00 | 240.00 | 146.00 | 75.00 | 52.00 | 39.50 | |
反向 连接 | Vd(V) | 0 | -3 | -9.68 | -9.70 | -9.74 | -9.77 | -9.81 | -9.91 |
Id(mA) | 0 | -0.0029 | -1 | -3 | -5 | -8 | -10 | -15 | |
包括实验内容、数据表格、波形图等，波形图不可以直接对示波器拍照，必须根据示波器所示，手动在纸上画图拍照,培养观察数据的完整性和画图的规范性。
例1：画图一定要规范：坐标要标x轴和y轴的具体名称，坐标原点，特殊点要标注，注意图与图中信号之间的频率和相位关系，有关系的图只能在一页纸上不可分两页纸。
RC电路的幅频特征曲线和相频特征曲线
例2：
发光二极管正向电压超过阈值后继续升高，正向电流急剧增大，发光二极管反向电压从零伏增加到负十几伏，电流很小，数量级在10^-9左右，测量时电表读数在0和0.01uA之间跳动。
稳压二极管接正向电压时性质和正常二极管类似，超过正向导通电压后电阻减小，正向电压增加，正向电流急剧增大。接反向小电压时电阻很大，电压增大时电流变化很小，当反向电压超过稳压二极管的阈值时，二极管齐纳击穿，电压基本不变，电流快速变大。
实验小结
学习到了线性电阻和非线性电阻伏安特性的测量方法，学会了辨认二极管的正负极，在调整电源电压时，应从小电压开始调整。
了解了电压表电流表内接外接对大电阻和小电阻的影响。
LED导通电压通常在1.5-2.3V的原因：
因为这个电压范围是大多数LED材料的电子和空穴复合产生光的最低能量需求。当施加的正向电压达到这个阈值时，LED中的电子和空穴会在PN结附近相遇并复合，以光的形式释放能量，从而使LED发光。
思考题;
1.发光二极管的正反向伏安特性与稳压管不同：
正向特性：LED正向导通电压较高（约1.8~3V），电流随电压指数增长；稳压管正向特性类似普通二极管（导通电压约0.7V）。
反向特性：LED反向漏电流极小（微安级），无击穿现象；稳压管反向击穿电压稳定（用于稳压）。
2.数字万用表不同电阻档测LED正向电阻，测量值不同：
LED为非线性元件，电阻值与电流相关。不同档位输出的测试电流不同，导致测得的正向电阻差异明显（低档位电流大，电阻显示更小；高档位电流小，电阻显示更大）。