联招物理·实验题：测绘二极管伏安特性曲线

题目性质：自编仿真题——题目、材料、选项、数据与情境均为按课程标准与联招常见考点独立编写的原创仿真题，非真题原文，未取自任何题库、教辅或试卷；解析与采分点为教研整理，非官方评分标准。

一、考点定位与做题顺序

二极管与小灯泡的伏安曲线都不过原点为直线，但成因不同：小灯泡是灯丝电阻随温度升高而增大，二极管是PN 结的单向导电性——正向电压超过死区电压后电流急剧上升，反向电压下只有极微小漏电流（未击穿前）。所以测绘有两条硬要求：电压必须能从 0 连续调起（否则画不出死区那段），以及正向、反向要分别接线测量。

一个概念先分清：由 R = U/I 算出的是该工作点的静态电阻；曲线上某点切线的 ΔU/ΔI 才是动态电阻。二者都随工作点变化，不能把某一个 R 当成「二极管的电阻」。下面数据与器件参数均为自编示意，不代表真实二极管参数。

二、逐题精讲

题1

题1 静态电阻与非线性判定

自编示意测量数据（正向）：

另测得反向 U = 3.00 V 时 I < 1 μA（自编示意，视为近似截止）。
(1) 计算 U = 0.70 V 时的静态电阻；(2) 再算 U = 0.60 V 与 U = 0.75 V 两点的静态电阻，据此说明为什么不能说「二极管电阻恒定」；(3) 说明反向数据体现了什么特性。

解析

(2) 逐点计算（电流先换为 A）：
U = 0.60 V、I = 5.0 mA：R = 0.60/0.0050 = 120 Ω；
U = 0.70 V、I = 20.0 mA：R = 35.0 Ω（题1）；
U = 0.75 V、I = 35.0 mA：R = 0.75/0.0350 ≈ 21.4 Ω；
再看 U = 0.40 V、I = 0.5 mA：R = 0.40/0.0005 = 800 Ω。

四个工作点的静态电阻从 800 Ω → 120 Ω → 35.0 Ω → 21.4 Ω 随电压升高迅速减小，可见伏安特性曲线不是过原点的直线，电阻不是常量。原因：正向电压越过死区后，PN 结导通程度随电压急剧增强，电流增速远快于电压增速，U/I 自然下降。回代验算：把 U = 0.75 V、R ≈ 21.4 Ω 代回 I = U/R = 0.75/21.4 ≈ 0.0350 A = 35.0 mA ✓ 与表中一致。

(3) 反向 3.00 V 时电流小于 1 μA，而正向 0.70 V 已达 20.0 mA（相差两万倍以上，自编示意量级），体现单向导电性：正向导通、反向截止。要补一句边界：反向电压超过击穿电压后电流会骤增，本数据只适用于未击穿区，不能外推成「反向永远不导电」。

答案　(1) 35.0 Ω；(2) 0.60 V 时 120 Ω、0.75 V 时约 21.4 Ω（0.40 V 时 800 Ω），R 随 U 升高迅速减小，曲线非线性、电阻非恒定；(3) 单向导电性（正向导通、反向截止），结论限于未击穿区。

采分点　(1) 单位换算 1 分、数值 1 分；(2) 两点静态电阻各 1 分、四点趋势 1 分、非线性原因 2 分、回代验算 1 分；(3) 单向导电 1 分、击穿边界 1 分。

易错点　把 mA 当 A，算出 0.035 Ω 之类；把某一工作点的 R 当成器件固有电阻写进结论；把曲线画成过原点直线（误用欧姆定律于非线性元件）；(3) 漏掉「未击穿」边界，写成反向永远不导电；把静态电阻与动态电阻混为一谈。

题2

题2 电路设计与操作要点

(1) 为什么测绘二极管伏安特性必须采用分压接法而不是限流接法？(2) 正向与反向两组数据应如何测量？(3) 列出其余操作要点（变阻器选择、限流保护、电表量程、描点作图）至少四条；(4) 说明所得曲线的大致形状。

解析

(2) 分两轮独立测量：正向把二极管正极接电源高电位端、负极接低电位端，电压从 0 起小步增大（在电流开始明显上升处加密取点）；反向把二极管极性对调后再从 0 起加压，同时把电流表换成微安级量程（或改用更灵敏的电流测量），并严格限制反向电压不超过击穿电压。两轮数据可画在同一张图上，但横轴正向、反向分列原点两侧，纵轴正负电流方向相反，不能把两轮数据当成同一条曲线连起来。

(3) 操作要点（至少四条）：① 滑动变阻器选小阻值、额定电流足够的（分压接法下小阻值便于细调，且要能承受分压支路电流）；② 串联限流电阻保护二极管与电流表，闭合开关前把分压输出调到 0；③ 电表量程：正向用毫安挡、反向用微安挡，电压表量程覆盖 0–3 V（自编示意）并注意极性；④ 电压小步调节、在电流陡增区加密取点，每点待示数稳定再读；⑤ 描点作图用平滑曲线连接，不强行画成直线、不逐点折线相连，坐标标清单位与正负方向；⑥ 读数时同时记录电压与电流，并注意电表内阻带来的系统误差（电流表内接/外接按待测阻值量级选择）。

(4) 曲线形状：第一象限（正向）先是一段贴近横轴的平缓区（死区，电流近零），越过死区电压后急剧上翘；第三象限（反向）在击穿前几乎贴着横轴（微安级漏电流），只有到击穿电压才骤然向下。整体是一条关于原点不对称的非线性曲线，这正是单向导电性的图像表达。

答案　(1) 分压接法可使电压从 0 连续调起，测全死区低电压段；限流接法有非零电压下限。(2) 对调二极管极性分两轮测，反向换微安量程并限制电压不超击穿值，两轮数据分别画在原点两侧。(3) 小阻值变阻器、限流电阻且输出先归零、正向mA/反向μA量程、陡增区加密取点、平滑曲线不作直线、注意电表内阻。(4) 正向平缓后急翘、反向贴横轴，整体不对称非线性。

采分点　(1) 从 0 调起 2 分、限流接法下限 1 分；(2) 极性对调 1 分、微安量程 1 分、击穿限制 1 分、两轮分别作图 1 分；(3) 每条 1 分，至少四条共 4 分；(4) 两段形状各 1 分、不对称非线性 1 分。

易错点　把「分压接法」的理由只写成「调节范围大」而不点明「电压能从 0 起」；(2) 忘记对调极性或反向仍用毫安挡；(3) 闭合开关前输出未归零、漏答限流电阻；(4) 把正反向两轮数据连成一条过原点直线，或把伏安曲线画成折线；忽略击穿电压边界。

三、规律小结与对照表

二极管这道题把「非线性」三个字落到两处可检验的东西上：各工作点静态电阻一路变小，以及正反向曲线关于原点明显不对称。电路上再守住分压接法、极性对调、限流与量程四条，实验题的分就齐了。本组电压、电流、电阻与器件参数均为原创自编示意数据，已按 R = U/I 逐点回代互验，不代表真实二极管参数。

四、自测清单

• 算静态电阻先把 mA/μA 化成 A，写清单位
• 至少算两个工作点的 R，用趋势说明非线性，别只给一个数
• 电路题先写「分压接法 + 电压从 0 起」，并说明限流接法为什么不行
• 反向测量写全三件：对调极性、换微安挡、限压不超击穿
• 闭合开关前分压输出归零，串联限流保护
• 作图写「平滑曲线、正负分列、不画直线」
• 反向结论加「未击穿区」边界，不外推成永远不导电