ダイオードの基本特性に関するレポート

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    1.ダイオードの基本特性に関するレポート
    1-0 予備実験
    (1)予備実験の目的
    金属被膜抵抗の電圧-電流特性を測定し、電圧計と電流計の挿入位置による測定誤差や補正方法を学び、本実験での適切な測定方法を検討する。今回の予備実験では一般に、V-I法、I-V法と呼ばれる、電圧計、電流計の挿入位置による違いを検討した。
    (2)予備実験の原理
    抵抗Rにかかる電圧をV、流れる電流をIとする。
    電圧計の内部抵抗をrv、電流計の内部抵抗をrAとする。
    また、電流計、電圧計の測定値をそれぞれV’、I’とする。
      
    (a)I‐V法の理論解析
    キルヒホッフの法則から、
    よって、電圧は補正の必要はなく、電流は補正の必要がある。
    また、 より、 のときは とみなせる。
    (追記)仮に という条件であれば、 の大きさは に+0.1%以内の誤差があるのと同じであり、0.1%の誤差なら無視できる。
    (b)V‐I法の理論解析
    キルヒホッフの法則から、
    よって、電圧は補正する必要があり、電流は補正の必要はない。
    また、 より、 のとき とみなせる。
    (追記)仮に という条件であれば、 の大きさは に+0.1%以内の誤差があるのと同じであり、0.1%の誤差なら無視できる。
    (3)予備実験の実験方法
    (a)I-V法、(b)V-I法の各回路において、抵抗を10Ω、1kΩ、1MΩの3種類で電圧―電流特性の測定を行う。
    電圧は0~10V とするが、各抵抗の定格の範囲に応じて注意して行う。
      
    (4)予備実験の予想結果
    オームの法則に従う場合(理想値)
    に従う。
    I-V法による測定予想
    の分だけ が理想値よりも大きくなる。
    測定する抵抗が小さいほど、誤差か少なく、大きいほど誤差が増えると予想される。
    V-I法による測定予想
    の分だけ電圧V’が理想地よりも高くなる。
    測定する抵抗が大きいほど、誤差が少なく、小さいほど誤差が増えると予想される。
    (追記)(5)予備実験の結果(比較)
      (a)I-V法、V-I法、10Ω(実測9.1Ω)の電圧-電流特性の比較
          (考察)テスターでの測定の誤差を除くと、I-V法、V-I法は補正を行えば、互いに同じ抵抗を使っており、同じ結果が得られるはずであるが、今回はそうはならなかった。原因は、測定中の熱損傷あるいは、読み取り誤差が考えられる。
      (b)I-V法、V-I法、1kΩ(実測0.992kΩ)の電圧-電流特性の比較
            
    (考察)補正結果から求めた平均の抵抗は、I-V法は978Ω、V-I法は977Ωとなった。今回使用した抵抗は正確には977Ωである可能性がある。このことから、テスターでの測定には誤差が含まれている可能性が高まった。
      (c)I-V法、V-I法、1MΩ(実測0.966MΩ)の電圧-電流特性の比較
      (考察)テスターでの測定の誤差を除くと、I-V法、V-I法は補正を行えば、互いに同じ抵抗を使っており、同じ結果が得られるはずであるが、今回はそうはならなかった。原因は、特に、I-V法であると考えられる。なぜならば、実際の抵抗に流れる電流よりも、補正する電流の方が10倍もあり、補正結果に乱れが生じたのではないかと思う。
    (6)考察まとめ
       電流計、電圧計の挿入位置による誤差は、単なる抵抗の大小ではなく、使用する測定レンジとの関係が重要であることがわかった。
       基準としては、I-V法は(電圧計の内部抵抗)×1%未満の抵抗の測定、
    V-I法は(電流計の内部抵抗)×100以上の抵抗の測定で行えば、挿入位置による誤差は1

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    1.ダイオードの基本特性に関するレポート
    1-0 予備実験
    (1)予備実験の目的
    金属被膜抵抗の電圧-電流特性を測定し、電圧計と電流計の挿入位置による測定誤差や補正方法を学び、本実験での適切な測定方法を検討する。今回の予備実験では一般に、V-I法、I-V法と呼ばれる、電圧計、電流計の挿入位置による違いを検討した。
    (2)予備実験の原理
    抵抗Rにかかる電圧をV、流れる電流をIとする。
    電圧計の内部抵抗をrv、電流計の内部抵抗をrAとする。
    また、電流計、電圧計の測定値をそれぞれV’、I’とする。
      
    (a)I‐V法の理論解析
    キルヒホッフの法則から、
    よって、電圧は補正の必要はなく、電流は補正の必要がある。
    また、 より、 のときは とみなせる。
    (追記)仮に という条件であれば、 の大きさは に+0.1%以内の誤差があるのと同じであり、0.1%の誤差なら無視できる。
    (b)V‐I法の理論解析
    キルヒホッフの法則から、
    よって、電圧は補正する必要があり、電流は補正の必要はない。
    また、 より、 のとき とみなせる。
    (追記)仮に という条件であれば、 の大きさは に+0.1%以内の誤差..

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