Question

探究發光二極管的導電特性
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電時能發光，這種二極管叫做發光二極管（如圖c），其電路符號如圖d．
二極管的導電性能很特殊，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電性．

小麗設計出如圖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）閉合開關前，滑片應位于

b

（選填“a”或“b”）端．

實驗發現：
①當電源反接時（如圖2），無論怎么移動滑片，電流表都

無

示數（選填“有”或“無”）．
②當電源正接時（如圖3），剛閉合開關，觀察發現電流表無示數，二極管也不發光．
他們疑惑了，是不是電路中有斷路情況發生？于是他們找來一電壓表，當接c、d兩根引線時，發現電壓表有示數，示數為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，眼尖的小麗發現電壓表示數變大，電流表也有示數．對于這個現象他們很興奮，猜想當電源正接時二極管導電性能是不是與它兩端的電壓大小有關呢？他們認真完成實驗，并將記錄的部分數據填入下表．

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現象，可知晶體二極管具有

單

（填“單”或“雙”）向導電的特性；
（3）根據以上實驗數據用描點法，在所給的坐標紙上作出這個二極管的U-I圖線；
（4）兩人發現當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據以及U-I圖線可以看出這種二極管正常工作前后的導電情況有何區別？

正常工作后電阻小

；

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

0.33×10³

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

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）由現象可知正接時二極管導電，反接時相當于斷路；
（3）利用描點法找出圖中對應的點再將這些點連接起來；
（4）分析U-I圖斜率可得出導電后二極管對電流的阻礙作用的變化；
（5）由二極管的導電特點可知應讓二極管甲的接法與二極管乙的接法相反．

解答：解：（1）為保護二極管應讓開始時滑動變阻器接入電阻最大，故應將滑片滑到b端；
當將電源反接時，二極管通反向電流，此時二極管相當于斷路，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，電路導通，而接反向電流時，電路中沒有電流，故二極管具有單向導電性；
故答案為：無．
（3）將表格中數據所對應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，當正常工作后，二極管的電阻減小，即正常工作后導電性能好；
正常工作前導電性能差（或電阻大），正常工作后導電性能好（或電阻小）；
故答案為：正常工作后電阻減小．
（5）當電流表示數為12.0mA時，由表格中數據可知：發光二極管兩端電壓：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接法相反即能保證，當甲導通時，乙是斷開的，答案如圖所示：

點評：本題內容較多，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．