GT6101 伏安特性实验的解决方案

GT6101 伏安特性实验仪说明书

实验一  线性电阻器伏安特性测量及测试电路设计

实验二  二极管伏安特性曲线的研究

实验三  2CW56稳压二极管反向伏安特性实验

实验四  钨丝灯伏安特性的测试试验

一、实验仪概述

本实验仪由直流稳压电源、可变电阻器、电流表、电压表及被测元件等五部分组成,可以独立完成对线性电阻元件、半导体二极管、钨丝灯泡等八种电学元件的伏安特性测量.电压表和电流表是采用指针式微安表头改装的,具有一定的内阻,必须合理配接电压表和电流表,才能使测量误差最小,这样可使初学者在实验方案设计中,得到锻炼.

二、直流稳压电源技术指标

输出电压：0～20V

负载电流：0～0.5A

输出电压稳定性:优于1×10^-4/1小时

输出波纹:≤1mVrms

负载稳定性:优于1×10^-3

输出设有短路和过流保护电路,输出电流最大为0.5A

输出电压调节:分粗调、细调,配合使用

输入电源：220V±10%,50Hz；耗电最大10W

三、可变电阻箱结构和技术指标

1、电路结构

可变电阻箱由(1～11)×100Ω和(0～10)×10Ω两位可变电阻开关盘构成,电路原理图如下图1

2、技术指标

1) 电阻变化范围：100～1200Ω,最小步进10Ω；

2) 电阻的功耗值：构成可变电阻箱每个电阻元件功耗均为0.5W.

3、使用说明

1) 作变阻器用

2号和3号端子间电阻值等于二位开关盘电阻示值之和,电阻变化范围为100～1200Ω,最小步进值为10Ω.

图1变阻器电路结构图

2) 构成定阻输入式分压箱

当电源正极接于1号端子,负极接于4号端子,在2号和3号端子上得到电源电压的分压输出.其原理图见图2

图2  定阻输入式分压箱原理图

由图2可得

式中uo—分压电压输出值,V；   E—电源电压,V；

R1+R2+R3—变阻箱总电阻, 1200Ω；                        

R2—从2号、3号端子引出的分压电阻,其值为二位开关盘电阻示值之和,Ω；

定阻输入式分压箱优点是分压范围大,分压级差小,易得到所需分压值；缺点   图2  定阻输入式分压箱原理图是工作电流较小,当电源电压为20V最大时,其分压工作电流最大为18mA.

3) 构成变阻输入式分压箱

当电源正极接于2号端子,负极接于号4端子,从3号端4号端子上获得电源电压的分压输出.其原理图见图3.由图3可得

式中 uo—分压电压输出值,V；  E—电源电压,V；  R1—是×100Ω开关盘示值电阻, R1值可由开关旋钮转接而变化,Ω； R2+R3—×10Ω开关盘总电阻,共100Ω；  

变阻输入式分压箱的优点是分压工作电流可变,当电源电压为20V最大时,分压工作电流变化范围为18mA~0.2A.

四、电压表

1、表头参数：

1) 表头内阻：1450±5Ω     2) 满量程电流：100μA     3) 刻度：0－200,共20格     4) 表头误差等级：2.5级

2、电压表电路图见图4                            

图3  变阻输入式分压箱原理图

图4  电压表电路图

由图4可得电压量程和对应的电压表内阻值,见表1

表1

电压表量程

200mV

2V

20V

电压表内阻

2KΩ

20KΩ

200KΩ

3、电压表测量误差：≤±2.5%

4、使用

电压表量程转换是由专用插头的转接完成的.输入电压负极接于“0”,输入电压正极按量程需要分别接于“20V”、“2V”、或“200mV”插座中.

5、使用注意：当待测电压大小未知时,应首先选用20V量程,观察待测电压大小后,再选择合适的量程.

五、电流表

图5  电流表电路图

1、表头参数

1) 表头内阻：1450±5Ω    2) 满量程电流：100μA    3) 刻度：0～200,共20格    4) 表头误差等级：2.5级

2、电流表电路图见图5,由图5可得电流量程和对应的电流表内阻值,见表2 

表2

电流表量程

200uA

2mA

20mA

200mA

电流表内阻

725Ω

72.5Ω

7.25Ω

0.725Ω

3、电流表测量误差：≤±2.5%

4、使用

       电流表量程转换是由专用插头的转接完成的.如“＋”端子与“2mA”端子短路,则该电流表选择了2 mA的量程.“＋”和“－”两端子,按极性接入要测量的电流支路中,表头将指示该支路电流的大小.

5、使用注意：

1)当被测电流大小未知时,应首先选用200mA量程,观察电流大小,再选择最佳的量程；

2)变化量程时,应撤去“－”端子与电流支路的连接线,变好量程后,再将“－”端子和电流支路连接起来.

六、被测元件

1、被测元件主要参数

1)  RX21－10W－47Ω±10%：线性线绕电阻器,安全电压：20V；

2)  GT－5W－100Ω±0.5%：系本厂制锰铜线绕电阻,安全电压：20V；

3)  RJ－0.5W－1KΩ±5%：金属膜电阻器,安全电压：20V；

4)  2AP10：二极管,反向击穿电压13V左右,正向最大电流≤10mA,正向压降≤1V

5)  1N4007：硅整流二极管,最高反向峰值电压700V(本实验中反向不能击穿),正向最大电流≤1A正向压降≤1V

6)  2CW56：稳定电压7－8.8V,最大工作电流27mA ,工作电流5mA时动态电阻为15Ω,正向压降≤1V.

7)  发光二极管：正向电压1.8V左右,正常工作电流≤10mA ,反向电压5V时电流最大50uA.

8)  钨丝灯泡：冷态电阻为10Ω左右(室温下),12V0.1A时热态电阻80Ω左右,安全电压≤13V.

2、被测元件安全性说明

1)  RX21－10W－47Ω、GT－5W－100Ω、RJ－0.5W－1KΩ三只电阻的安全电压都是按额定功耗的80%计算所得,本实验仪直流稳压电源电压为0～20V,因此这三只电阻在作伏安特性测量时,不加任何限流电阻或分压降压措施,都是安全的.

2)  2AP10、1N4007、2CW56及发光二极管的正向特性大致相同,正向测量时一定要限制正向电流,不要超过最大正向电流的70%左右；给定正向工作电流的器件,正向最大电流按给定的工作电流.2CW56反向击穿电压即为稳压值,此时要限制其稳压工作电流不超过最大工作电流,其他器件的反向耐压都较大,在本实验仪电源电压条件下是安全的.

3)  钨丝灯泡冷电阻约10Ω,突然加上12V电压,有可能造成灯泡钨丝的断裂.为了保证钨丝灯泡安全,加电前应串入100Ω限流电阻.

七、标准配置和附件

1、GT6101型电阻元件伏安特性实验仪           1台

2、产品合格证                                           1份

3、使用说明书与实验讲义                            1本

4、KT4ABD51连接线                                10根

5、电源线                                                1根

6、保险丝(0.5A,已在电源插座中)                 2只

7、易损元器件备品

1)  2CW56  2支    2)  发光二极管  2支    3)  钨丝灯泡  2支

GT6102 伏安特性实验仪说明书

一、实验仪概述

本实验仪由直流稳压电源、可变电阻器、电流表、电压表及被测元件等五部分组成,电压表和电流表采用四位半数显表头,可以独立完成对线性电阻元件、半导体二极管、钨丝灯泡等电学元件的伏安特性测量。必须合理配接电压表和电流表,才能使测量误差最小,这样可使初学者在实验方案设计中,得到锻炼。

二、直流稳压电源技术指标

1、输出电压：0～15V

2、负载电流：0～0.2A

3、输出电压稳定性:优于1×10^-4/1小时

4、输出波纹:≤1mVrms

5、负载稳定性:优于1×10^-3

6、输出设有短路和过流保护电路,输出电流最大为0.2A

7、输出电压调节:分粗调、细调,配合使用

8、输入电源：220V±10%,50Hz；功耗最大20W

三、可变电阻箱结构和技术指标

1、电路结构

可变电阻箱由(0～10)×1000Ω,(0～10)×100Ω和(0～10)×10Ω三位可变电阻开关盘构成,在电路原理图如下图1

2、技术指标

1) 电阻变化范围：0～11100Ω,最小步进10Ω；精度：1%

2) 电阻的功耗值：(1～10)×1000Ω,0.5W；

(1～10)×100Ω,1W；

(1～10)×10Ω,5W。

3、使用说明

图1  变阻器电路结构图

1) 作变阻器用

1号和2号,3号端子间电阻值等于三位开关盘电阻示值之和,电阻变化范围为0～11100Ω,最小步进值为10Ω。

2) 构成变阻输入式分压箱

当电源正极接于1号端子,负极接于3号端子,从2号端3号端子上获得电源电的分压输出。其原理图见图3。

由图2得

图2   变阻输入式分压箱原理图

式中 uo—分压电压输出值,V； 

E—电源电压,V；

R1—是×1000Ω开关盘示值电阻,可由开关旋钮转接而变化；     

R2+R3—×10Ω ×100开关盘总电阻,共1100Ω；  

变阻输入式分压箱的优点是分压工作电流可变。

四、电压表

1、表头参数：

1) 满量程电压:2V

2) 表头最大显示:19999

电压量程和对应的电压表内阻值,见表1

表1

电压表量程

2V

20V

电压表内阻

1MΩ

10MΩ

测量精度

0.2%

0.2%

注意：换用量程测量时,必须转换量程开关,和对应的测量输入插座。

五、电流表

1) 表头内阻：电流表量程及所对应内阻如表2所示

2) 满量程电流：200mA

3) 表头最大显示:19999

表2

电流表量程

2mA

20mA

200mA

电流表内阻

100Ω

10Ω

1Ω

测量精度

0.5%

0.5%

0.5%

六、 被测元件

1、被测元件主要参数

1)  RJ－0.5W－1KΩ±5%：；金属膜电阻器,安全电压：20V；

2)  RJ－0.5W－10KΩ±5%：金属膜电阻器,安全电压：20V；

3)  二极管,最高反向峰值电压13V,正向最大电流≤0.2A（正向压降0.8V）

4)  稳压管2CW56（旧型号：2CW15）：稳定电压7-8.8V,最大工作电流27mA ,工作电流5mA时动态电阻为15Ω,正向压降≤1V。

5)  钨丝灯泡：冷态电阻为10Ω左右（室温下）,12V0.1A时热态电阻80Ω左右,安全电压≤13V。

2、被测元件安全性说明

1) RJ－0.5W－1K, RJ－0.5W－10KΩ两只电阻的安全电压都是按额定功耗的80%计算所得,本实验仪直流稳压电源电压为0～15V,因此这两只电阻在作伏安特性测量时,不加任何限流电阻或分压降压措施,都是安全的。

2) 稳压管和二极管的正向特性大致相同,正向测量时一定要限制正向电流,不要超过最大正向电流的70%左右；给定正向工作电流的器件,正向最大电流按给定的工作电流。稳压管反向击穿电压即为稳压值,此时要串入电阻箱限制其稳压工作电流不超过最大工作电流,二极管反向击穿时,电流值会比较大,此时也要限制其反向电流不超过200mA以免击穿损坏！

3) 钨丝灯泡冷电阻约10Ω,突然加上12V电压,有可能造成灯泡钨丝的断裂。为了保证钨丝灯泡安全,加电前应串入100Ω限流电阻。

七、 标准配置和附件

GT6102型伏安特性实验仪      1台

产品合格证                          1份

使用说明书与实验讲义           1本

KT4ABD51连接线                 10根

电源线                                1根

保险丝(0.5A,已在电源插座中)      2只

易损元器件备品:

     稳压管2CW56      2支

      二极管13005       2支

      钨丝灯泡             2支