电桥法精确测二极管特性.docx
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电桥法精确测二极管特性
电桥法精确测二极管特性
LT
图一（电桥法侧二极管的伏安特性曲线）
二、热敏电阻温度计的原理
当RT在某一温度下，将电桥调平衡后。
改变RT所处的温度，RT的阻值将发生变化，从而电桥失去平衡，这时检流计的示数将是RT处温度增量的函数。
如果测出检流计的示数与RT温度的关系，就可利用此非平衡电桥去测量处未知温度之值，此既是热敏电阻温度计的原理。
图二（热敏电阻温度计的原理）
E为直流电源，K1为工作开关（N调零，M校正，P测量），RT为热敏电阻，G为微安表，KG为检流计开关，KE为电源开关。
若此温度计的测量范围为t1-t2（°c），则电阻RN的阻值等于RT在t1时之值，RM等于RT在t2时之值。
RN,RM用于校正温度计。
三、半导体热敏电阻的特性的研究
热敏电阻是阻值对温度变化非常敏感的一种半导体电阻，它具有许多独特的优点，如能测出温度的微小变化，能长期工作，体积小，结构简单等。
它在自动化，遥控，无线电技术，测温技术等方面都有广泛的应用。
热敏电阻的基本特性是温度特性。
在半导体中原子核对价电子的要比金属中的大，因而自由载流子数较少，故半导体的电阻率较高而金属的电阻率低，由于半导体中载流子数目是随着温度升高而按指数激烈地增加，载流子的数目越多，导电能力越强，电阻率就越小，因而热敏电阻随着温度升高它的电阻率将按指数规律迅速减小。
这和金属中自由电子恰好相反，金属的电阻率是随温度上升而缓慢增大的。
图6-1是热敏电阻和金属铂电阻随温度而变化的特性曲线。
由实验可知，当温度有0℃变到300℃时，金属铂的电阻值总共变化一倍，而一般的热敏电阻值变化可达1000倍左右，所以半导体的电阻温度系数远远大于金属。
实验表明，在一定的温度范围内，半导体的电阻率p和绝对T之间的关系可用下式表示：
0eb/t
（1）
式中
0和b为常量，其数值与材料的物理性质有关。
热敏电阻的阻值，根据电阻定律可写成
RT=
l/s=α0eb/tl/s=aeb/t
（2）
式中l为电极间的距离，s为热敏电阻的横截面积，a=α0l/s,常量a,b可用实验的方法求出。
将式（6-2）两侧取对数，得
RT=
a+b/T（3）
令x=1/T,Y=
RT,A=
a,则式（3）写成
y=A+bx（4）
式中x,y可由测量值T,RT求出，利用n组测量值，可用图解法，计算法或最小二乘法求出参数A,b之值，又可由A求出a值，注意温度T的热力学温度（k）。
热敏电阻RT在不同温度时的电阻值，可由惠斯通电桥测得，测量电路如图6-2所示。
图中RT为热敏电阻，R0,R1,R2均为电阻箱，E为直流电源，G为检流计，当电桥平衡时
RT=R1R0/R2（5）
即可由R0及比值R1/R2算出RT之值。
调节RP可以影响测量的精确度。
当开始调平衡时RP宜取得大些，随平衡要求的提高，可逐渐减小其值。
当RP减小时，电桥的灵敏度增加，测得的R0的有效位数增多。
图三（半导体热敏电阻的特性的研究）
实验仪器
1、电源、开关、灵敏电流计、电压表、电流表、二极管、滑动变阻器、导线若干
2、电源、开关
（2）、灵敏电流计、滑动变阻器、电阻箱（3）、热敏电阻、导线若干。
3、直流电源、开关、选择开关、热敏电阻、微安表、滑动变阻箱、电阻箱、导线若干、加热瓶、温度计。
三、实验数据记录及处理
1、Rv=650（）
U/v
0.76
0.75
0.73
0.72
0.71
0.70
0.69
0.68
0.67
I/A
19.8
18.2
10.4
7.6
6.2
4.2
3.8
2.8
2.4
数据一（电桥法侧二极管的伏安特性曲线）
图一（电桥法侧二极管的伏安特性曲线）
2、热敏电阻温度计定标
T/℃
25.4
28
29.1
30
32.2
35
37.7
40
42.3
45
47.5
50
52.6
55
57.5
60
I（μA）
0
0.6
1
1.56
1.88
3.4
3.92
4.48
4.96
6
6.48
7.6
8.2
8.8
9.44
10
数据二（热敏电阻温度计）
图二（热敏电阻温度计）
3、测热敏电阻的阻值
R
T/℃
T/K
1/T
lnRT
RT（计算值）
RT的相对误差
682.0
29.4
302.4
0.0033068783
6.5250296578
705.3769595
3%
657.0
33.0
306.0
0.0032679739
6.4876840185
651.7816636
-1%
628.0
35.4
308.4
0.0032425422
6.4425401665
618.9674946
-1%
608.0
37.0
310.0
0.0032258065
6.4101748820
598.2801975
-2%
569.0
39.9
312.9
0.0031959092
6.3438804341
563.0294737
-1%
554.0
41.3
314.3
0.0031816736
6.3171646867
546.9823161
-1%
528.0
43.1
316.1
0.0031635558
6.2690962837
527.2188582
0%
499.0
45.3
318.3
0.0031416902
6.2126060958
504.3156346
1%
465.0
48.4
321.4
0.0031113877
6.1420374056
474.2107251
2%
数据三（半导体热敏电阻的特性的研究）
图三（半导体热敏电阻的特性的研究）
b=2031.2
lna=-0.1582
a=0.85368
4.结果分析与结论
由于实验本身是存在系统误差的，这是由实验仪器不精准，虽然是因为各方面的因素引起的，但本身难免会存在误差。
再者由于实验环境及其操作者操作实验的不规范，造成了不可避免的偶然误差，这也是由多方米娜因素所引发，也是难免会存在的。
如图所示：
这是实验时读数时不规范所造成的，是可以缩小误差的。
只需要读数时读数的同学认真仔细就行了。
虽然误差是不可能消除的，但是我们可以尽量的减小误差，只需要我们做实验时更加规范一些，读数时更加仔细，认真一些就行。
总体来说，我们本次实验还是比较成功的，老师也对我们的帮助很大，总是在我们毫无思绪的时候恰当的提点我们，确实让我们受益匪浅。
通过这几次的实验很好的锻炼了我们自己动手及独立思考的能力，很感谢我的伙伴，敬爱的老师。
物理实验论文
电桥测非线性元件的伏安特性曲线
专业班级：
2013级物理学
（2）班
姓名：
成贵林
学号：
201333010206
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