Question

3．二极管是一种半导体元件，电路符号为“”，其特点是具有单向导电性，即电流从正极流入时电阻比较小，而从负极流入时电阻比较大．
①某实验兴趣小组对某种晶体二极管的伏安特性曲线进行测绘．因二极管外壳所印的标识模糊，为判断正负极，用多用电表电阻挡测二极管的正反向电阻．将选择开关旋至合适倍率，调整欧姆零点后，将黑表笔接触二极管的左端、红表笔接触右端时，指针偏角比较小；再将红、黑表笔位置对调时，指针偏角比较大，由此判断右端为二极管的正极．（选填“左”、“右”）
②厂家提供的伏安特性曲线如图1．该小组只对加正向电压时的伏安特性曲线进行了测绘，以验证与厂家提供的数据是否一致，可选用的器材有：
A．直流电源，电动势3V，内阻忽略不计；     B．0～20Ω的滑动变阻器一只；
C．量程5V、内阻约50kΩ的电压表一只；      D．量程3V、内阻约20kΩ的电压表一只；
E．量程0.6A、内阻约0.5Ω的电流表一只；    F．量程50mA、内阻约5Ω的电流表一只；
G．待测二极管一只；     H．导线、电键等．
为了提高测量结果的准确度，电压表应选用D，电流表应选用F．（填序号字母）
③为了达到测量目的，请在答题卡上图2的虚线框内画出正确的实验电路原理图．
④为了保护二极管，正向电流不要超过25mA，请你对本实验的设计或操作提出一条合理的建议：为了防止超过最大电流，可以在电路中串接保护电阻；同时也可以通过实验方法，即慢慢调节滑动触片，注视电流表，使电流表示数不得超过25mA⑤该小组通过实验采集数据后描绘出了二极管的伏安特性曲线，通过对比，与厂家提供的曲线基本吻合．如果将该二极管与一阻值R=50Ω的电阻串联，再接至电动势E=1.5V、内阻不计的电源上，二极管处于正向导通状态．请你写出根据题中给出的伏安曲线求通过二极管电流的步骤：（不要求求出结果）．设二极两端电压为U，通过的电流为I，由闭合电路欧姆定律得方程U=1.5-50I；在二极管伏安特性曲线中作出该方程的图象，该直线与二极管伏安曲线相交，读出该交点的纵坐标即为I

Answer 1

分析 ①二极管具有单向导电性，当接反向电压时，二极管的电阻很大，由欧姆表的示数可知二极管的极性；
②电源已知，根据电源的电动势可以选出电压表，由图中示数可以选出电流表；
③为了得到范围较大的测量值，本实验应选择分压接法，为了准确应选用电流表外接法；
④要控制电路关键在于控制二极管两端的电压，故可以通过加入保护电阻分压，或在调节时让滑动变阻器分压慢慢变大，进行控制；
⑤在同一坐标系内作出电源的I-U图象，两图象的交点的坐标值是用该电源给二极管供电时，二极管两端电压与通过二极管的电流．

解答 解：①欧姆表内部有电源，电源正极接在负接线柱上，当红表笔接触右端时，说明红表笔接入电源的负极；此时指针偏角较小，说明电阻较大，故说明接入了反向电压，故二极管右端应为正极；
②由题意可知，采用的电源电压为3V，故为了安全和准确，电压表应选取D，3V的量程；由图可知，最大电流约为30mA，故电流表应选F；故选D，F；
③由题意可知，本实验要求作出伏安特性曲线，故要求多测数据，故应采用分压接法；同时，因二极管电阻较小，故应采用电流表外接法；
答案如图所示；

④为了防止超过最大电流，可以在电路中串接保护电阻；同时也可以通过实验方法，即慢慢调节滑动触片，注视电流表，使电流表示数不得超过25mA；
⑤设二极两端电压为U，通过的电流为I，由闭合电路欧姆定律得方程U=1.5-50I；
在二极管伏安特性曲线中作出该方程的图象，该直线与二极管伏安曲线相交，读出该交点的纵坐标即为I；
故答案为：①右；②D、F；③图象如图所示； 减小；④为了防止超过最大电流，可以在电路中串接保护电阻；同时也可以通过实验方法，即慢慢调节滑动触片，注视电流表，使电流表示数不得超过25mA；⑤设二极两端电压为U，通过的电流为I，由闭合电路欧姆定律得方程U=1.5-50I；在二极管伏安特性曲线中作出该方程的图象，该直线与二极管伏安曲线相交，读出该交点的纵坐标即为I．

点评 本题考查了欧姆表的原理及伏安特性曲线，综合性较强，要求学生能全面掌握实验知识；注意欧姆表的原理及分压接法等基本原理．