Снятие вольтамперных характеристик нелинейных элементов на постоянном токе

Общие сведения

Вольтамперная характеристика представляет собой график зависимости напряжения от тока U(I) (или наоборот I(U)) на данном элементе электрической цепи.

У линейных резисторов вольтамперная характеристика представляет собой прямую линию U = RI (рис. 6.1). У нелинейных элементов (лампы накаливания, электрическая дуга, диоды, транзисторы и другие электронные приборы) эта зависимость более сложная и часто неоднозначная.

Рис. 6.1

Две принципиальные схемы для снятия вольтамперных характеристик на постоянном токе изображены на рис. 6.2а и 6.2б. В них используется регулируемый источник постоянного напряжения, а резистор Rогр в этих схемах служит для ограничения тока в цепи при малых сопротивлениях исследуемых элементов.

Рис. 6.2

Схема (а) называется схемой измерения с погрешностью по напряжению. Она используется в том случае, когда сопротивление испытуемого элемента велико по сравнению с сопротивлением амперметра. Тогда показание вольтметра близко к напряжению на элементе, хотя фактически он измеряет сумму напряжений на данном элементе и амперметре.

Вторая схема (б) называется схемой измерения с погрешностью по току. Здесь амперметр фактически измеряет сумму токов в данном элементе и вольтметре. Эта схема используется, если сопротивление испытуемого элемента мало по сравнению с сопротивлением вольтметра. Тогда ток вольтметра гораздо меньше тока в испытуемом элементе и им можно пренебречь.

В данной работе по схеме (а) снимаются вольтамперные характеристики лампы накаливания, прямая ветвь характеристики стабилитрона и обратная ветвь характеристики полупроводникового диода.. По схеме (б) снимаются обратная ветвь характеристики стабилитрона, прямая ветвь характеристики полупроводникового диода и характеристики n-p-n транзистора

Полупроводниковый прибор транзистор имеет три вывода: эмиттер (э), коллектор (к) и база (б). Если между базой и эмиттером прикладывать небольшое напряжение, то можно управлять значительным током, протекающим от коллектора к эмиттеру. Таким образом, транзистор имеет управляемую вольтамперную характеристику. Принципиальная схема для снятия вольтамперных характеристик транзистора и их вид при различных токах базы показаны на рис. 6.3.

Рис.6.3