電阻是導體材料和半導體材料的重要特性參數，在電學實驗中經常要對電阻進行測量。測量電阻的方法有多種，伏安法是常用的基本方法之一。【實驗目的】學習常用電磁學儀器儀表的正確使用及簡單電路的聯接。掌握用伏安法測量電阻的基本方法及其誤差的分析。測定線性電阻和非線性電阻的伏安特性。【實驗原理】【實驗原理】所謂伏安法，就是運用歐姆定律，測出電阻兩端的電壓和其上通過的電流，根據R=V/I即可求得阻值R。也可運用作圖法，作出伏安特性曲線，從曲線上求得電阻的阻值。對有些電阻，其伏安特性曲線為直線，稱為線性電阻，如常用的碳膜電阻、線繞電阻、金屬膜電阻等。有些元件，如燈泡、晶體二極管、穩壓管、熱敏電阻等，伏安特性曲線不是直線，稱為非線性電阻元件，可通過作圖法反映它的特性。用伏安法測電阻，原理簡單，測量方便，但由于電表內阻接入的影響，給測量帶來一定系統誤差。在電流表內接法中，由于電壓表測出的電壓值V包括了電流表兩端的電壓，因此，測量值要大于被測電阻的實際值。由可見，由于電流表內阻不可忽略，故產生一定的誤差。在電流表外接法中，由于電流表測出的電流I包括了流過電壓表的電流，因此，測量值要小于實際值。由可見，由于電壓表內阻不是無窮大，故給測量帶來一定的誤差。上述兩種聯接電路的方法，都給測量帶來一定的系統誤差，即測量方法誤差。為此，必須對測量結果進行修正。其修正值為其中R為測量值，Rx為實際值。為了減小上述誤差，必須根據待測阻值的大小和電表內阻的不同，正確選擇測量電路。經過以上處理，可以減小和消除由于電表接入帶來的系統誤差，但電表本身的儀器誤差仍然存在，它決定于電表的準確度等級和量程，其相對誤差為圖16—1電流表內接圖16—2電流表外接竺=竺■國式中蟄和"為電流表和電壓表允許的最大示值誤差。【實驗儀器】電阻元件伏安特性實驗儀，待測金屬膜電阻、待測穩壓管、待測小燈炮、待測二極管等。【實驗步驟】測定金屬膜電阻的伏安特性根據圖16—1聯接好電路。金屬膜電阻Rx為240W，每改變一次電壓V，讀出相應的I值，并填入下表中，作伏安特性曲線，再從曲線上求得電阻值。電壓(V)

電流(mA)根據圖16—2聯接好電路，仍用測量步驟1中Rx,每改變一次電流值讀出相應的電壓來。同樣作出伏安特性曲線，并從曲線上求得電阻值。根據電表內阻的大小，分析上述兩種測量方法中，哪種電路的系統誤差小。測量穩壓管的伏安特性穩壓管的穩壓特性穩壓管實質上就是一個面結型硅二極管，它具有陡峭的反向擊穿特性，工作在反向擊穿狀態。在制造穩壓管的工藝上，使它具有低壓擊穿特性。穩壓管電路中，串入限流電阻，使穩壓管擊穿后電流不超過允許的數值，因此擊穿狀態可以長期持續，并能很好地重復工作而不致損壞。穩壓管的特性曲線如圖16—3所示，它的正向特性和一般硅二極管一樣，但反向擊穿特性較陡。由圖可見，當反向電壓增加到擊穿電壓以后，穩壓管進入擊穿狀態曲線段，雖然反向電流在很大的范圍內變化，但它兩端的電壓變化很小或基本恒定。利用穩壓管的這一特性，可以達到穩壓的目的。圖16—3穩壓管的參數穩定電壓Vx。即穩壓管在反向擊穿后其兩端的實際工作電壓。這一參數隨工作電流和溫度的不同略有改變，并且分散性較大，例如2CW14型的=6~7.5V。但對每一個管子而言，對應于某一工作電流，穩定電壓有相應的確定值。穩定電流Ix。即穩壓管的工作電壓為穩定電壓時的工作電流。動態電阻rx。是穩壓管電壓變化和相應的電流變化之比，即。E16-4穩壓管的正向特性測量電最大穩定電流Ixmax和最小穩定電流Ixmin°Ixmax是指穩壓管的最大工作電流，超過此值，即超過了管子的允許耗散功率；Ixmin是指穩壓管的最小工作電流，低于此值，Vx不再穩定，常取Ixmin=1~2mA。穩壓管伏安特性測定的實驗電路實驗電路如圖16—4所示。E為0~12V可調電源，R為限流電阻器。測定穩壓管的正向特性按圖16—4連接電路，R阻值調到最大，可調穩壓電源的輸出為零。增大輸出電壓，使電壓表的讀數逐漸增大，觀察加在穩壓管上電壓隨電流變化的現象，通過觀察確定測量范圍，即電壓與電流的調節范圍。測定穩壓管的正向特性曲線，不應等間隔的取點，即電壓的測量值不應等間隔地取，而是在電流變化緩慢區間，電壓間隔取的疏一些，在電流變化迅速區間，電壓間隔取得密一些。如測試的2CW14型穩壓管，電壓在0V~0.7V區間取3~5個點即可。測定穩壓管的反向特性將穩壓管反接；定性觀察被測穩壓管的反向特性，通過觀察確定測試反向特性時電壓的調節范圍(即該型號穩壓管的最大工作電流Ixmax所對應的電壓值)。測試反向特性，同樣在電流變化迅速區域，電壓間隔應取得密一些。測量小燈炮的伏安特性自行設計測試小燈炮伏安特性的線路；用測量數據畫出小燈炮的伏安特性曲線。圖16-5說明小燈炮的電阻特性。測量2AP型晶體二極管的正向和反向伏安特性晶體二極管PN結在正向導電時電阻很小，反向導電時電阻很大，具有單向導電性。隨著所加電壓的大小，電流也不是成比例的變化，它的伏安特性曲線是一條曲線，所以屬非線性元件。由圖16—5可見，在二極管兩端加正向電壓時，在死區電壓以內，二極管呈現的電阻較大，所以只有很小的電流，一旦超過死區電壓，電流增長很快。二極管的正向電流不允許超過最大整流電流，否則將導致二極管損壞。當加反向電壓時，由于少數載流子的作用，形成反向電流。反向電壓在一定范圍內，反向電流很小，而且幾乎不變，形成反向飽和電流。當反向電壓增大到一定程度后，反向電流突然增大，出現反向擊穿現象，此時二極管將因擊穿而損壞，所以二極管必須給出反向工作電壓（通常是擊穿電壓的一半）。按圖