Question

探究发光二极管的导电特性
资料：图a是一种重要的电子元件：晶体二极管，在电路中符号如图b．它是由半导体材料制成的，有两根引线，一根为正极，另一根为负极．有一种常见的二极管在导电时能发光，这种二极管叫做发光二极管（如图c），其电路符号如图d．
二极管的导电性能很特殊，它只允许电流从它的正极流向负极，不允许从负极流向正极．这很像自行车气流从打气筒流向车胎．
小丽和小明认真阅读完资料后，激起他们探究的欲望，决定合作实验验证二极管的这一特殊导电性．

小丽设计出如图1所示的电路．正准备连接电路时，小明提醒她这样的电路有问题，二极管可能会被烧坏，于是他们在电路中串上一滑动变阻器．
（1）闭合开关前，滑片应位于

b

（选填“a”或“b”）端．

实验发现：
①当电源反接时（如图2），无论怎么移动滑片，电流表都

无

示数（选填“有”或“无”）．
②当电源正接时（如图3），刚闭合开关，观察发现电流表无示数，二极管也不发光．
他们疑惑了，是不是电路中有断路情况发生？于是他们找来一电压表，当接c、d两根引线时，发现电压表有示数，示数为1.4V，电路无断路情况，此时他们更加疑惑了．
后来，小明无意中移动了滑片，眼尖的小丽发现电压表示数变大，电流表也有示数．对于这个现象他们很兴奋，猜想当电源正接时二极管导电性能是不是与它两端的电压大小有关呢？他们认真完成实验，并将记录的部分数据填入下表．

电压/V	1.4	1.5	1.7	1.9	2.0	2.1	2.2	2.3	2.4	2.5
电流/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现象，可知晶体二极管具有

单

（填“单”或“双”）向导电的特性；
（3）根据以上实验数据用描点法，在所给的坐标纸上作出这个二极管的U-I图线；
（4）两人发现当二极管两端的正向电压达到1.9V后正常工作，则从表格中收集到的数据以及U-I图线可以看出这种二极管正常工作前后的导电情况有何区别？

正常工作后电阻小

；

（5）若电源电压为6V，当电流表示数为12.0mA时，滑动变阻器接入电路的阻值为

0.33×10³

Ω．
（6）使用发出两种色光的二极管，分别指示电动机正反两个转动方向，可以帮助操作人员及时发觉电动机转动方向是否符合需要．为此小丽和小明设计出符合需要的模拟电路．
[实验步骤]（1）接通开关，二极管甲导通，发红光，电动机正转．
（2）调换电池组正、负极，接通开关，二极管乙导通，发绿光，电动机反转．
根据小丽和小明的设计思路，请你将二极管甲填入虚线框内．

Answer 1

分析：（1）由滑动变阻器的接法及电路的要求可知滑片的位置；
（2）由现象可知正接时二极管导电，反接时相当于断路；
（3）利用描点法找出图中对应的点再将这些点连接起来；
（4）分析U-I图斜率可得出导电后二极管对电流的阻碍作用的变化；
（5）由二极管的导电特点可知应让二极管甲的接法与二极管乙的接法相反．

解答：解：（1）为保护二极管应让开始时滑动变阻器接入电阻最大，故应将滑片滑到b端；
当将电源反接时，二极管通反向电流，此时二极管相当于断路，故电路没有电流；
故答案为：b．
（2）由以上实验可知，二极管接正向电流时，电路导通，而接反向电流时，电路中没有电流，故二极管具有单向导电性；
故答案为：无．
（3）将表格中数据所对应的坐标描在坐标系中，再用线将点连起来，如图所示；

（4）由图可知，当正常工作后，二极管的电阻减小，即正常工作后导电性能好；
正常工作前导电性能差（或电阻大），正常工作后导电性能好（或电阻小）；
故答案为：正常工作后电阻减小．
（5）当电流表示数为12.0mA时，由表格中数据可知：发光二极管两端电压：2V
滑动变阻器两端电压：U_滑=6V-2V=4V
滑动变阻器接入电路中的阻值：R_滑=

U

I

=

4V

0.012A

=0.33×103Ω；
故答案为：0.33×10³．
（6）由题意可知，甲二极管与乙二极管应接法相反即能保证，当甲导通时，乙是断开的，答案如图所示：

点评：本题内容较多，综合了二极管的探究、电路知识及图象等，遇到此类题目一定要细心审题，将题目巧妙地分割即可顺利求解．