实验原理：

1、电阻元件：

电阻元件是一种对电流呈现阻力的元件，有阻碍电流流动的性能。当电流通过电阻元件时，必然要消耗能量，就会沿着电流流动的方向产生电压降，电压降的大小等于电流的大小与电阻值的乘积。电压降和电流及电阻的这一关系称为欧姆定律。

              U=IR                       (2－1)

上式的前提条件是电压U和电流I的参考方向相关联，亦即参考方向一致。如果参考方向相反，则欧姆定律的形式应为：

                                 U=-IR                       (2－2)

电阻上的电压和流过它的电流是同时并存的，也就是说，任何时刻电阻两端的电压降只由该时刻流过电阻的电流所确定，与该时刻前的电流的大小无关，因此电阻元件又称为“无记忆”元件。

当电阻元件R的值不随电压或电流大小的变化而改变时，则电阻R两端的电压与流过它的电流成正比例。我们把符合这种条件的电阻元件称为线性电阻元件。反之，不符合上述条件的电阻元件被叫做非线性电阻元件。

电阻元件的特性除了用电压和电流的方程式表示以外，还可以用其电流和电压的关系图形来表示，该图形称为元件的伏安特性曲线。线性电阻的伏安特性曲线为一条通过坐标原点的直线，该直线的斜率称为电阻值，这是一个常数，如图2-1所示。

             图2-1                                       图2-2

 

半导体二极管是一种非线性电阻元件，它的电阻值随着流过它的电流的大小而变化。半导体二极管的电路符号用表示，其伏安特性如图2-2所示。

有图可见半导体二极管的伏安特性曲线对坐原点是非对称的。理想半导体二极管的特性方程式可以用下式表示：

   I=I_S(e^qv/kT-1)                    (2－3)

式中：I为流过半导体二极管的电流（A）

     I_S为反向饱和电流（A）

     q为电子的电荷量16ⅹ10^-19（库）

     k为波尔兹曼常数138ⅹ10^-23（焦耳/K）

     T为绝对温度（K）。

对比图2-1和2-2可以发现，线性电阻的伏安特性对称于坐标原点，这种性质称为双向性，为所有线性电阻元件所具备。半导体二极管的伏安特性不但是非线性的，而且对于坐标原点来说是非对称性的，又称非双向性。这种性质为多数非线性电阻元件所具备。半导体二极管的电阻随着其端电压的大小和极性的不同而不同，当外加电压的极性和二极管的极性相同时，其电阻值很小，反之二极管的电阻值很大。半导体二极管的这一性能称为单向导电性，利用单向导电性可以把交流电变换为直流电。

2、电压源：            

         图2-3                           图2-4

能够保持其端电压为恒定值的电压源称为理想电压源，理想电压源具有以下性质：第一，其端电压和流过它的电流大小无关。第二，流过理想电压源的电流并不由电压源本身决定，而是由与之相联接的外电路所确定的。理想电压源的伏安特性曲线如图2-3所示。理想电压源实际上是不存在的，实际电压源总是具有一定大小的内阻，因此实际电压源可以用一个理想电压源和一个电阻相串联来表示。当电压源中有有电流流过时，必然会在内阻上产生电压降，因此，实际电压源的端电压U可以表示为：

                U=U_S -IR_S                          (2-4)

其中I为流经电压源的电流，U_S 为理想电压源的电压，R_S为电压源的内阻。有（2-4）式可得实际电压源的伏安特性如图2-4所示。显然，实际电压源的内阻R_S越小，起特性越接近于理想电压源。本次试验所采用的晶体管稳压电源，起伏安特性非常接近于理想电压源，当通过它的电流在规定范围变化时，可以认为是理想电压源。