Question

閱讀短文，回答問題：
發光二極管的導電特性
如圖1（a）是一種重要的電子元件：晶體二極管，在電路中符號如圖1（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1（c）所示，其電路符號如圖1（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．

下面通過簡單的實驗說明二極管的這一特殊導電性．方法是：將二極管與一個小燈泡、一個開關串聯接在干電池兩端，為了防止二極管被燒壞，在電路中串聯一只滑動變阻器，在閉合開關前，將滑片置于阻值最大處．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；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．移動滑片，發現電流表才逐漸有了示數，二極管也開始發光．

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？將電壓表接在c、d兩根引線之間，移動滑片的位置，分別記錄電壓表和電流表的示數，如下表所示．

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

（1）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；
（2）根據文中實驗數據，用描點法在下圖坐標紙上作出這個二極管的U-I圖線；

（3）實驗發現當二極管兩端的正向電壓達到1.9V后正常工作，則從U-I圖線可以看出這種二極管正常工作后的電阻與正常工作前相比

變小

（變大/變小/不變）；
（4）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

333.3

Ω．
（5）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．設計思路如下：a．接通開關，二極管甲導通，發紅光，電動機正轉．b．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．根據上面設計思路，請你將二極管甲填入右上圖虛線框內．

Answer 1

分析：（1）由現象可知正接時二極管導電，反接時相當于斷路；
（2）利用描點法找出圖中對應的點再將這些點連接起來；
（3）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；
（4）根據圖象讀出12mA時發光二極管兩端的電壓，根據串聯電路的電壓特點求出滑動變阻器兩端的電壓，再根據串聯電路的電流特點和歐姆定律求出滑動變阻器接入電路的阻值；
（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）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；
（2）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；

（3）由圖可知，當二極管兩端的正向電壓達到1.9V后正常工作后，電壓變化量小于電流的變化量，根據歐姆定律可知電阻變小，即二極管正常工作后的電阻與正常工作前相比變小；
（4）當電流表示數為I=12.0mA=0.012A時，由表格中數據可知：發光二極管兩端電壓U_L=2V，
∵串聯電路中總電壓等于各分電壓之和，
∴滑動變阻器兩端電壓U_滑=U-U_L=6V-2V=4V，
∵串聯電路中各處的電流相等，
∴根據歐姆定律可得，滑動變阻器接入電路中的阻值：
R_滑=

U滑

I

=

4V

0.012A

≈333.3Ω；
（5）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，如圖下圖所示：

故答案為：
（1）單；
（2）圖線如上圖所示；
（3）變小；
（4）333.3；
（5）電路圖如上圖所示．

點評：本題考查了串聯電路的特點和歐姆定律的應用以及利用描點法作圖、電路圖的設計等，關鍵是根據題意得出發光二極管的特點．