Question

探究發(fā)光二極管的導(dǎo)電特性
資料：圖a是一種重要的電子元件：晶體二極管，在電路中符號如圖b．它是由半導(dǎo)體材料制成的，有兩根引線，一根為正極，另一根為負極．有一種常見的二極管在導(dǎo)電時能發(fā)光，這種二極管叫做發(fā)光二極管（如圖c），其電路符號如圖d．
二極管的導(dǎo)電性能很特殊，它只允許電流從它的正極流向負極，不允許從負極流向正極．這很像自行車氣流從打氣筒流向車胎．
小麗和小明認真閱讀完資料后，激起他們探究的欲望，決定合作實驗驗證二極管的這一特殊導(dǎo)電性．

小麗設(shè)計出如圖1所示的電路．正準備連接電路時，小明提醒她這樣的電路有問題，二極管可能會被燒壞，于是他們在電路中串上一滑動變阻器．
（1）閉合開關(guān)前，滑片應(yīng)位于

b

（選填“a”或“b”）端．

實驗發(fā)現(xiàn)：
①當(dāng)電源反接時（如圖2），無論怎么移動滑片，電流表都

無

示數(shù)（選填“有”或“無”）．
②當(dāng)電源正接時（如圖3），剛閉合開關(guān)，觀察發(fā)現(xiàn)電流表無示數(shù)，二極管也不發(fā)光．
他們疑惑了，是不是電路中有斷路情況發(fā)生？于是他們找來一電壓表，當(dāng)接c、d兩根引線時，發(fā)現(xiàn)電壓表有示數(shù)，示數(shù)為1.4V，電路無斷路情況，此時他們更加疑惑了．
后來，小明無意中移動了滑片，眼尖的小麗發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)變大，電流表也有示數(shù)．對于這個現(xiàn)象他們很興奮，猜想當(dāng)電源正接時二極管導(dǎo)電性能是不是與它兩端的電壓大小有關(guān)呢？他們認真完成實驗，并將記錄的部分數(shù)據(jù)填入下表．

電壓/V	1.4	1.5	1.7	1.9	2.0	2.1	2.2	2.3	2.4	2.5
電流/mA	0	0	2.0	4.0	12.0	22.0	32.0	42.0	52.0	60.0

（2）分析①和②現(xiàn)象，可知晶體二極管具有

單

（填“單”或“雙”）向?qū)щ姷奶匦裕?BR>（3）根據(jù)以上實驗數(shù)據(jù)用描點法，在所給的坐標紙上作出這個二極管的U-I圖線；
（4）兩人發(fā)現(xiàn)當(dāng)二極管兩端的正向電壓達到1.9V后正常工作，則從表格中收集到的數(shù)據(jù)以及U-I圖線可以看出這種二極管正常工作前后的導(dǎo)電情況有何區(qū)別？

正常工作后電阻小

；

（5）若電源電壓為6V，當(dāng)電流表示數(shù)為12.0mA時，滑動變阻器接入電路的阻值為

0.33×10³

Ω．
（6）使用發(fā)出兩種色光的二極管，分別指示電動機正反兩個轉(zhuǎn)動方向，可以幫助操作人員及時發(fā)覺電動機轉(zhuǎn)動方向是否符合需要．為此小麗和小明設(shè)計出符合需要的模擬電路．
[實驗步驟]（1）接通開關(guān)，二極管甲導(dǎo)通，發(fā)紅光，電動機正轉(zhuǎn)．
（2）調(diào)換電池組正、負極，接通開關(guān)，二極管乙導(dǎo)通，發(fā)綠光，電動機反轉(zhuǎn)．
根據(jù)小麗和小明的設(shè)計思路，請你將二極管甲填入虛線框內(nèi)．

Answer 1

分析：（1）由滑動變阻器的接法及電路的要求可知滑片的位置；
（2）由現(xiàn)象可知正接時二極管導(dǎo)電，反接時相當(dāng)于斷路；
（3）利用描點法找出圖中對應(yīng)的點再將這些點連接起來；
（4）分析U-I圖斜率可得出導(dǎo)電后二極管對電流的阻礙作用的變化；
（5）由二極管的導(dǎo)電特點可知應(yīng)讓二極管甲的接法與二極管乙的接法相反．

解答：解：（1）為保護二極管應(yīng)讓開始時滑動變阻器接入電阻最大，故應(yīng)將滑片滑到b端；
當(dāng)將電源反接時，二極管通反向電流，此時二極管相當(dāng)于斷路，故電路沒有電流；
故答案為：b．
（2）由以上實驗可知，二極管接正向電流時，電路導(dǎo)通，而接反向電流時，電路中沒有電流，故二極管具有單向?qū)щ娦裕?BR>故答案為：無．
（3）將表格中數(shù)據(jù)所對應(yīng)的坐標描在坐標系中，再用線將點連起來，如圖所示；

（4）由圖可知，當(dāng)正常工作后，二極管的電阻減小，即正常工作后導(dǎo)電性能好；
正常工作前導(dǎo)電性能差（或電阻大），正常工作后導(dǎo)電性能好（或電阻�。�；
故答案為：正常工作后電阻減�。�
（5）當(dāng)電流表示數(shù)為12.0mA時，由表格中數(shù)據(jù)可知：發(fā)光二極管兩端電壓：2V
滑動變阻器兩端電壓：U_滑=6V-2V=4V
滑動變阻器接入電路中的阻值：R_滑=

U

I

=

4V

0.012A

=0.33×103Ω；
故答案為：0.33×10³．
（6）由題意可知，甲二極管與乙二極管應(yīng)接法相反即能保證，當(dāng)甲導(dǎo)通時，乙是斷開的，答案如圖所示：

點評：本題內(nèi)容較多，綜合了二極管的探究、電路知識及圖象等，遇到此類題目一定要細心審題，將題目巧妙地分割即可順利求解．