不能用數(shù)字萬用表的歐姆檔測量二極管的正向電阻

王　莉

沈陽工業(yè)大學(xué)，遼寧　遼陽　111003

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不能用數(shù)字萬用表的歐姆檔測量二極管的正向電阻

王莉

沈陽工業(yè)大學(xué)，遼寧遼陽111003

數(shù)字萬用表是一種多用途電子測量儀，可以測量多種電子元件。有些物理實驗教材提到用歐姆檔測量二極管的正向電阻，但是這是不科學(xué)的。本文將就這個問題展開討論。

數(shù)字萬用表；二極管；正向電阻

一、二極管

二極管是一種具有兩個電極的電子元件，由半導(dǎo)體材料制成。從材料上劃分，一般有硅二極管和鍺二極管。從用途上劃分，一般有檢波二極管和整流二極管等。

(一)單項導(dǎo)通特性

一般的，二極管只允許電流從正極流向負極，而不能從負極流向正極，這種性質(zhì)，通常被稱之為單向?qū)ㄌ匦浴?/p>

(二)伏安特性曲線非線性

與純電阻的線性伏安特性曲線不同，無論是硅二極管還是鍺二極管伏安特性曲線都是非線性的，呈現(xiàn)一種曲線關(guān)系。如下圖所示。

在二極管兩端加上正向電壓時，電壓值從0緩慢增大，當(dāng)電壓值較小時，即小雨0.6V時，電流極小基本趨近于0，此時正向電阻趨于無窮大；當(dāng)電壓超過0.6V以后，電流開始急速的按照指數(shù)規(guī)律增大，此時正向電阻急速減?。划?dāng)電壓達到約0.7V時，電流趨于無窮大，二極管處于完全導(dǎo)通狀態(tài)，此時二極管的正向電阻非常小，而此時的電壓稱為二極管的擊穿電壓。

(三)硅二極管跟鍺二極管的區(qū)別

鍺二極管一般作為檢波二極管，硅二極管一般作為整流二極管。在通過電流均為1mA的情況下，鍺二極管的內(nèi)阻一般小于500歐姆，鍺二極管的內(nèi)阻一般大于500歐姆。

二、數(shù)字萬用表

數(shù)字萬用表是一種多功能的電子原件測量儀器，一般的功能包括測電阻，測電流(交流或者直流)，測電壓(交流或者直流)，還可以測量電容、二極管、三極管等多種電子元件，而且根據(jù)不同的電子元件還可以選擇不同的量程和檔位。

(一)數(shù)字萬用表的使用方法

首先，根據(jù)具體的用途給表筆選擇合適的檔位，數(shù)字萬用表一般有COM檔，該檔位有一個接地符號，一般用來連接黑表筆；除此之外，還有V/Ω檔(用來測量電壓/電阻)、mA檔(用來測量較小電流)、A檔(用來測量較大電流)，此三個檔位一般用來連接紅表筆。也有特殊的情況不需要連接表筆，比如測量電容或者三級管的時候，只需要把元件插入相應(yīng)的插孔即可。其次，選擇合適的檔位，數(shù)字萬用表的檔位分布在一個圓周上，從12點鐘方向順時針依次分別是直流電壓檔位、交流電壓檔位，交流電流檔位，直流電流檔位，電容檔位，二極管檔位，電阻檔位，三極管檔位。根據(jù)實際情況具體選取即可，注意根據(jù)被測元件選擇合適的量程。最后，是讀取測量值。數(shù)字萬用表的度數(shù)不用考慮估讀，顯示什么數(shù)值記錄什么數(shù)值。需要注意的檔位上標(biāo)注的數(shù)值不是倍數(shù)，而是量程，但是，單位有具體的檔位決定。

(二)數(shù)字萬用表用來測量電阻元件的原理

根據(jù)閉合電路的歐姆定律，公式中的電動勢就是萬用表中電池的電壓，電路中的電阻包括需要被測試的被測電阻，可調(diào)電阻(不同檔位具有不同的內(nèi)阻)，還有萬用表內(nèi)部的定電阻，電流是在等被測電阻為0歐姆時計算出來的。這樣，由閉合電路歐姆定律，就可以得到如下公式：I=U/(Rg+R定+R調(diào)+R測)。其中U是它內(nèi)部電池的電壓，Rg是表頭的電阻，R定是與表頭串聯(lián)的一個定值電阻，R調(diào)是調(diào)零的可變電阻，R測是要測量的電阻。由于要測量的電阻大小范圍不同，使用的定值電阻也不同，這使得用萬用表分為幾檔。

用萬用表上測量時，電阻讀數(shù)實際是電流讀數(shù)，只是將R測=0時的電流：I=U/(Rg+R定+R調(diào))標(biāo)成R=0，沒有電流時，電阻標(biāo)在無阻大，I與是一個函數(shù)關(guān)系，它們不是簡單的正比關(guān)系。選用不同的電阻檔，R定不同，R=0時，I是不同的。

三、閉合電路歐姆定律的適用條件

閉合電路歐姆定律只適用于純電阻電路，對于二極管這種半導(dǎo)體材料，性質(zhì)介于導(dǎo)體和絕緣體之間，所以不適用于二極管元件。

四、不能用數(shù)字萬用表的歐姆檔位來測量二極管正向電阻

由于一般二極管的伏安特性曲線的非線性特點，當(dāng)通過二極管的電流大小不同時，二極管的正向電阻是不同的。所以當(dāng)數(shù)字萬用表調(diào)整到歐姆檔的不同檔位時，數(shù)字萬用表的內(nèi)置電流是不同的，會導(dǎo)致不同的歐姆檔位測量出的二極管電阻是不同的。導(dǎo)致每個檔位就有一個不同的測量值，由于不清楚此時具體的內(nèi)置電流大小是多少，無法根據(jù)歐姆定律來計算二極管的阻值。而且二極管這種非線性電子元件，歐姆定律也不適用，所以不能用數(shù)字萬用表來測量二極管的正向電阻。

[1] 秦輝. 全自動數(shù)字萬用表的設(shè)計 [J].自動化與儀表，2010(3).

[2]胡傳波. 數(shù)字萬用表的原理及選取原則[J].工業(yè)計量，2003(2).

[3]許海東.單項導(dǎo)通二極管的選用[J].電子元器件應(yīng)用，2000(4).

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