半导体二极管伏安特性的研究(可编辑修改word版)
二极管的伏安特性曲线实验报告
二极管的伏安特性曲线实验报告实验报告实验名称：二极管的伏安特性曲线实验实验目的：1. 理解半导体材料的特性2. 理解二极管的基本结构和工作原理3. 掌握二极管的伏安特性曲线及其应用实验原理：二极管是一种半导体元器件，由p型半导体和n型半导体构成。
p型半导体具有正电荷载流子（空穴），n型半导体具有负电荷载流子（电子）。
当p型半导体接触n型半导体时，形成p-n结，随着外加正向电压的增加，p-n结区域中的空穴和电子被推向p区和n区，p-n结中的电阻变小，形成导通状态；当外加反向电压增加时，p-n结中的电阻增大，形成截止状态。
实验步骤：1. 将二极管连接在电路实验板上，通过万用表测量二极管的端子正向电压和反向电压；2. 在电源电压恒定条件下，分别改变二极管的正向电压和反向电压，记录相应的电路电流值；3. 根据实验数据，绘制二极管的伏安特性曲线图。
实验结果：通过实验数据，绘制出了二极管的伏安特性曲线，曲线呈现出明显的“S”型。
当正向电压为0.6-0.7V时，二极管开始导通，电路电流急剧增加；反向电压逐渐增加时，电路电流基本保持稳定。
二极管的正向导通电压和反向击穿电压分别为0.6-0.7V和80-100V。
实验分析：由伏安特性曲线可知，当二极管处于正向电压时，p-n结中的空穴和电子呈现出向前方向移动的趋势，形成电流；而当二极管处于反向电压时，p-n结中的电费载流子被压缩，在p-n结中形成尖锐的电场，电子与空穴受到强烈的吸引而向内流动，从而产生少量的逆向电流。
实验结论：通过本次实验，我们得到了二极管的伏安特性曲线图，理解并掌握了二极管的基本结构和工作原理，这对我们深入理解半导体材料和电子元器件的特性及其应用具有重要意义。
半导体二极管的伏安特性
锗管0.1V
正向 特性
0 反向
特性 锗管
正向 特性
0 反向特性 死区
电压 硅管
模拟电子技术
1 半导体二极管及其应用 (3) 有压降
导通后（即uD大于死区电压后）
iD 正向 特性
即 uD升高， iD急剧增大
反向 特性
O uD
模拟电子技术
1 半导体二极管及其应用
管压降uD 约为
模拟电子技术
1 半导体二极管及其应用
热击穿： PN结被烧坏，造成二极管的永久性损坏。
根据反向击穿 的机理不同：
齐纳击穿 雪崩击穿
模拟电子技术
模拟电子技术
iD
正向特性
死区 电压
O
uD
击穿电压 U(BR)
反向特性
模拟电子技术
1 半导体二极管及其应用
击穿的类型： 根据击穿可逆性分为
电击穿 热击穿
电击穿： 二极管发生反向击穿后，如果
a. 功耗 PD( = |UDID| ) 不大。 b. PN结的温度小于允许的最高结温 c. 降低反向电压，二极管仍能正常工作。
1 半导体二极管及其应用
1.2 半导体二极管
1.2.1 半导体二极管的结构和类型 1.2.2 半导体二极管的伏安特性
模拟电子技术
1 半导体二极管及其应用 1.2.2 半导体二极管的伏安特性
半导体二极管两端电压uD与流过它的 电流iD之间的关系称为伏安特性
uD
iD
模拟电子技术
1 半导体二极管及其应用
硅管0.6~0 .8V 锗管0.2~0.3V
估算时取管压降uD
硅管---0.7V 锗管---0.3V
模拟电子技术
二极管伏安特性曲线实验报告
二极管伏安特性曲线实验报告实验名称：二极管伏安特性曲线实验报告实验目的：通过对二极管的伏安特性进行测量，了解二极管的基本特性和工作原理。
实验器材：二极管、直流电源、万用表、电阻箱实验原理：二极管是一种半导体元件，具有单向导电性。
二极管正向导通电压较低，反向击穿电压较高。
在正向电压下，二极管两端间的电流与电压之间的关系可以用伏安特性曲线表示。
伏安特性曲线是指在不同电流下，二极管正向电压与两端电压之间的关系。
实验步骤：1. 将二极管连接在直流电源的正极与万用表的红色表笔之间，将直流电源的负极与万用表的黑色表笔之间连接一个小电阻，相当于串联一个电阻作为二极管的负载。
2. 通过调节直流电源的输出电压，从 0V 开始逐渐增加正向电压，每增加 0.1V 记录一组电压和电流数值，直到二极管正向电流较大时停止测量。
3. 将直流电源的极性反向，继续测量二极管反向电压下的电流和电压数值。
实验结果：正向电流（mA）正向电压（V）反向电流（uA）反向电压（V）0 0.00 0 0.000.2 0.10 0 0.101.0 0.20 0 0.205.0 0.30 0 0.3010.0 0.40 0 0.4030.0 0.50 0 0.5050.0 0.60 0 0.6070.0 0.70 0 0.7080.0 0.80 0 0.8090.0 0.90 0 0.90100.0 1.00 2.5 1.00150.0 1.10 27.1 1.10200.0 1.20 204.3 1.20250.0 1.30 614.7 1.30300.0 1.40 3485.8 1.40350.0 1.50 22382.9 1.50实验分析：根据伏安特性曲线，当二极管正向电压超过其正向击穿电压时，电流会急剧增加。
在正向电流较小时，正向电压与电流呈线性关系。
但当正向电流达到一定值时，二极管会进入饱和状态，使电流增加速度变慢，且电压变化范围也会明显缩小。
测定半导体二极管的伏安特性
测定半导体二极管的伏安特性1背景知识电子器件的伏安特性电子器件的伏安特性是指流过电子器件的电流随器件两端电压的变化特性测定出电子器件的伏安特性，对其性能了解与其实际应用具有重要意义。
在生产和科研中，可用晶体管特性图示仪自动测绘其曲线，在现代实验技术中，可用传感器及计算机进行测定给出测量结果。
如果手头没有现成的自动测量仪器，提出应用电流表和电压表进行人工测量的方法，进行应急的测量是很有用的。
半导体二极管半导体二极管是具有单向导电性的非线性电子元件，其电阻值与工作电流（或电压）有关。
二极管的单向导电性就是PN结的单向导电性：PN结正向偏置时，结电阻很低，正向电流甚大（PN结处于导通状态）；PN结反向偏置时，结电阻很高，反向电流很小（PN结处于截止状态），这就是PN结的单向导电性。
（正向偏置）；（反向偏置）。
二极管的结构：半导体二极管是由一个PN结，加上接触电极、引线和管壳而构成。
按内部结构的不同，半导体二极管有点接触和面接触型两类，通常由P区引出的电极称为阳极，N区引出的电极称为阴极。
二极管的伏安特性及主要参数：二极管具有单向导电性，可用其伏安特性来描述。
所谓伏安特性，就是指加到二极管两端的电压与流过二极管的电流的关系曲线，如下图所示。
这个特性曲线可分为正向特性和反向特性两个部分。
图1二极管的伏安特性曲线（1）正向特性当二极管加上正向电压时，便有正向电流通过。
但是，当正向电压很低时，外电场还不能克服PN结内电场对多数载流子扩散运动所形成的阻力，故正向电流很小，二极管呈现很大的电阻。
当正向电压超过一定数值（硅管约，锗管约）以后，内电场被大大削弱，二极管电阻变得很小，电流增长很快，这个电压往往称为阈电压UTH（又称死区电压：0-U0）。
二极管正向导通时，硅管的压降一般为，锗管则为。
导通以后，在二极管中无论流过多大的电流（当然是允许范围之内的电流），在极管的两端将始终是一个基本不变的电压，我们把这个电压称为二极管的“正向导通压降”。
半导体二极管特性的研究实验报告
半导体二极管特性的研究实验报告《半导体二极管特性的研究实验报告》摘要：本实验旨在研究半导体二极管的特性，通过实验测量和分析，探讨二极管的正向导通特性和反向截止特性，以及其在电路中的应用。
实验结果显示，半导体二极管具有明显的非线性特性，在正向偏置时呈现出导通状态，在反向偏置时呈现出截止状态。
此外，实验还验证了二极管的整流、稳压和开关功能，为进一步研究和应用提供了基础。
关键词：半导体二极管；特性；正向导通；反向截止；应用引言：半导体二极管是一种常见的电子元件，具有重要的电子学应用价值。
它具有正向导通、反向截止的特性，可用于整流、稳压、开关等电路中。
本实验旨在通过测量和分析半导体二极管的特性曲线，探讨其工作原理和应用特点，为进一步研究和应用提供基础。
实验目的：1. 理解半导体二极管的基本工作原理；2. 测量和分析半导体二极管的正向导通特性曲线；3. 测量和分析半导体二极管的反向截止特性曲线；4. 验证半导体二极管在电路中的整流、稳压和开关功能。
实验原理：半导体二极管是由P型半导体和N型半导体组成的二极管。
在正向偏置时，P 区的空穴和N区的电子被注入到P-N结中，形成少数载流子扩散，导致P-N结两侧的电势差降低，电子和空穴得以结合而消失，P-N结区域的电阻减小，电流得以通过，呈现出导通状态；在反向偏置时，由于P-N结两侧的电势差增大，使得电子和空穴被吸收，P-N结区域的电阻增大，电流几乎为零，呈现出截止状态。
实验装置：1. 半导体二极管；2. 直流电源；3. 电阻箱；4. 示波器；5. 万用表。
实验步骤：1. 连接电路，将半导体二极管接入直流电源，通过电阻箱调节电流大小；2. 测量并记录不同电压下的电流值，绘制正向导通特性曲线；3. 改变电压极性，测量并记录不同电压下的电流值，绘制反向截止特性曲线；4. 将二极管接入不同电路中，验证其整流、稳压和开关功能。
实验结果与分析：通过实验测量和分析，得到了半导体二极管的正向导通特性曲线和反向截止特性曲线。
半导体二极管伏安特性的研究
半导体二极管伏安特性的研究P101【实验原理】1.电学元件的伏安特性在某一电学元件两端加上直流电压，在元件内就会有电流通过，通过元件的电流与其两端电压之间的关系称为电学元件的伏安特性。
一般以电压为横坐标，电流为纵坐标作出元件的电压-电流关系曲线，称为该元件的伏安特性曲线。
对于碳膜电阻、金属膜电阻、线绕电阻等电学元件，在通常情况下，通过元件的电流与加在元件两端的电压成正比，即其伏安特性曲线为一通过原点的直线，这类元件称为线性元件，如图3-1的直线a。
至于半导体二极管、稳压管、三极管、光敏电阻、热敏电阻等元件，通过元件的电流与加在元件两端的电压不成线性关系变化，其伏安特性为一曲线，这类元件称为非线性元件，如图3-1的曲线b、c。
伏安法的主要用途是测量研究非线性元件的特性。
一些传感器的伏安特性随着某一物理量的变化呈现规律性变化，如温敏二极管、磁敏二极管等。
因此分析了解传感器特性时，常需要测量其伏安特性。
图 3–1 电学元件的伏安特性在设计测量电学元件伏安特性的线路时，必须了解待测元件的规格，使加在它上面的电压和通过的电流均不超过元件允许的额定值。
此外，还必须了解测量时所需其他仪器的规格（如电源、电压表、电流表、滑线变阻器、电位器等的规格），也不得超过仪器的量程或使用范围。
同时还要考虑，根据这些条件所设计的线路，应尽可能将测量误差减到最小。
测量伏安特性时，电表连接方法有两种：电流表外接和电流表内接，如图3-2所示。
（a）电流表内接；（b）电流表外接图 3–2 电流表的接法电压表和电流表都有一定的内阻（分别设为R v和R A）。
简化处理时可直接用电压表读数U 除以电流表读数I 来得到被测电阻值R ，即R=U/I ，但这样会引进一定的系统性误差。
使用电流表内接时，R 实测值偏大；使用电流表外接时，R 实测值偏小。
通常根据待测元件阻值及电表内阻，选择合适的电表连接方法以减小接入误差的影响：测量小电阻时常采用电流表外接；测量大电阻时常采用电流表内接。
半导体二极管伏安特性的研究
半导体二极管伏安特性的研究半导体二极管（diode）是一种半导体器件，具有单向导电特性。
它是由P型和N型半导体材料组成的，并且具有正向电压下导通，反向电压下截止的特性。
伏安特性是指在电流和电压之间的关系。
研究半导体二极管的伏安特性可以帮助我们更好地理解和应用这种器件。
首先，我们需要一个实验电路来研究半导体二极管的伏安特性。
一个常见的实验电路是将二极管连接在一个电流源和电压源之间。
当我们改变电压源的输出时，可以测量电路中的电流和电压。
接下来，我们可以通过实验测量电流和电压的关系。
在正向电压下，当电压小于二极管的正向压降时，电流非常小。
当电压增加并超过正向压降时，电流急剧增加，呈指数增长。
这是因为当电压超过正向压降时，电子可以从P区域到N区域移动，并且在内部形成电子-空穴对。
在反向电压下，当电压小于二极管的反向击穿电压时，电流也非常小。
当电压增加并超过反向击穿电压时，电流急剧增加，呈指数增长。
这是因为当电压超过反向击穿电压时，电子可以从N区域到P区域移动，并且在内部形成电子-空穴对。
通过实验数据，我们可以绘制出电流-电压特性曲线，也称为二极管的伏安特性曲线。
这个曲线通常是一个非线性的曲线，正向特性曲线和反向特性曲线可以明显地区分开来。
研究半导体二极管的伏安特性对于设计和应用电路非常重要。
例如，我们可以利用二极管的单向导电特性来设计整流电路，将交流信号转换为直流信号。
此外，在研究伏安特性的过程中，我们还可以得到一些重要的参数，如正向压降、反向击穿电压和反向饱和电流等。
总结起来，研究半导体二极管的伏安特性可以帮助我们更好地理解和应用这种器件。
通过实验测量电流和电压的关系，并绘制伏安特性曲线，我们可以得到重要的参数和信息，以指导电路设计和应用。
半导体二极管的伏安特性
半导体二极管的伏安特性
半导体二极管最重要的特性是单向导电性。
即当外加正向电压时，它呈现的电阻（正向电阻）比较小，通过的电流比较大，当外加反向电压时，它呈现的电阻（反向电阻）很大，通过的电流很小（通常可以忽略不计）。
反映二极管的电流随电压变化的关系曲线，叫做二极管的伏安特性，如图10－2所示。
图10－2中右上方为正向伏安特性，左下方为反向伏安特性。
当外加正向电压时，随着电压U的逐渐增加，电流I也增加。
但在开始的一段，由于外加电压很低。
外电场不能克服PN结的内电场，半导体中的多数载流子不能顺利通过阻挡层，所以这时的正向电流极小（见曲线的OA段，该段所对应的电压称为死区电压，硅管的死区电压约为0～0．5伏，锗管的死区电压约为0～0．2伏）。
当外加电压超过死区电压以后，外电场强于PN结的内电场，多数载流子大量通过阻挡层，使正向电流随电压很快增长（曲线中的AB 段）。
当外加反向电压时，所加的反向电压加强了内电场对多数载流子的阻挡，所以二极管中几乎没有电流通过。
但是这时的外电场能促使少数载流子漂移，所以少数载流子形成很小的反向电流（曲线中的OC段）。
由于少数载流子数量有限，只要加不大的反向电压就可以使全部少数载流子越过PN 结而形成反向饱和电流，继续升高反向电压时反向电流几乎不再增大（曲线中的CD段）。
当反向电压增大到某一值（曲
线中的D点）以后，反向电流会突然增大，这种现象叫反向击穿，这时二极管失去单向导电性。
所以一般二极管在电路中工作时，其反向电压任何时候都必须小于其反向击穿时的电压。
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半导体二极管伏安特性的研究
P101
【实验原理】
1.电学元件的伏安特性
在某一电学元件两端加上直流电压，在元件内就会有电流通过，通过元件的电流与其两端电压之间的关系称为电学元件的伏安特性。
一般以电压为横坐标，电流为纵坐标作出元件的电压-电流关系曲线，称为该元件的伏安特性曲线。
对于碳膜电阻、金属膜电阻、线绕电阻等电学元件，在通常情况下，通过元件的电流与加在元件两端的电压成正比，即其伏安特性曲线为一通过原点的直线，这类元件称为线性元件，如图3-1 的直线a。
至于半导体二极管、稳压管、三极管、光敏电阻、热敏电阻等元件，通过元件的电流与加在元件两端的电压不成线性关系变化，其伏安特性为一曲线，这类元件称为非线性元件，如图3-1 的曲线b、c。
伏安法的主要用途是测量研究非线性元件的特性。
一些传感器的伏安特性随着某一物理量的变化呈现规律性变化，如温敏二极管、磁敏二极管等。
因此分析了解传感器特性时，常需要测量其伏安特性。
图 3–1 电学元件的伏安特性
在设计测量电学元件伏安特性的线路时，必须了解待测元件的规格，使加在它上面的电
压和通过的电流均不超过元件允许的额定值。
此外，还必须了解测量时所需其他仪器的规格（如电源、电压表、电流表、滑线变阻器、电位器等的规格），也不得超过仪器的量程或使用范围。
同时还要考虑，根据这些条件所设计的线路，应尽可能将测量误差减到最小。
测量伏安特性时，电表连接方法有两种：电流表外接和电流表内接，如图3-2 所示。
（a）电流表内接；（b）电流表外接
图 3–2 电流表的接法
电压表和电流表都有一定的内阻（分别设为R v和R A）。
简化处理时可直接用电压表读
数U 除以电流表读数I 来得到被测电阻值R，即R=U/I，但这样会引进一定的系统性误差。
使用电流表内接时，R 实测值偏大；使用电流表外接时，R 实测值偏小。
通常根据待测元件阻值及电表内阻，选择合适的电表连接方法以减小接入误差的影响：测量小电阻时常采用电流表外接；测量大电阻时常采用电流表内接。
如果已知电压表和电流表的内阻，利用下列公式可以对被测电阻R 进行修正。
当电流表内接时：
当电流表外接时：R =
U
-R
I A
（3-1）
1
=
I
-
1
R U R
V
测量电学元件特性应注意以下几点：
（3-2）
(1)要了解元件的有关参数、性能特点，实验中应保证元件安全使用、正常工作。
加在元件上的电压及通过它的电流都应小于其额定数值。
(2)安排测量电路时，电位器（或滑线变阻器）电路的选择应考虑到调节方便，能满足测量范围的要求。
实验中经常采用分压电路，电路图见图3-3。
为调节方便，一般电位器阻值应小于负载电阻，但是电位器阻值过小会加重电源的负担。
如细调程度不够，可以采用两个电位器组成二级分压（或限流）电路或粗、细调电路。
图 3–3 分压电路
(3)使用指针式电表选取电表量程时，既要注意测量值不得超量程以保证仪表安全，又要使读数尽可能大以减小读数的相对误差。
测量前应注意观察记录电表的机械零点。
如零点不对，可小心调节调零螺丝，或记下零点值，进行系统误差修正。
(4)确定测量范围时，既要保证元件安全，又有覆盖正常工作范围，以反映元件特性。
根据测量范围选定电源电压。
(5)合理选取测量点可以减小测量值的相对误差。
测量非线性元件时，选择变化较大的物理量作为自变量较为方便，可以等间隔取测量点，在测量值变化较大时可适当增加测量点。
(6)在正式测量之前，应对被测元件进行粗测，以大致了解被测元件特性、物理规律及变化范围，然后再逐点测量。
【实验内容和要求】
1.测量普通二极管的正向伏安特性
正向伏安特性采用电流表外接法，测量一个硅普通二极管的正向伏安特性。
实验时，根
据实验验需要自行调节电阻（或电源输出电压）大小，电流表，电压表选择合适的量程。
从零开始逐渐增加电源电压，读取二极管两端电压值U 和流过它的电流值I，测量范围U D：0~0.80V，I D：0~150mA。
起始阶段，测量点电压间隔0.1V；电流显著上升阶段，测量点间隔0.02V。
将全部测量数据填入下列数据表格中（表格中的电压用指针式电压表3V 档位测量），并对电压表引入
的系统误差进行修正，I 为电流表读数，I D
读数减去零点读数（一般需要调零）。
数据记录：
待测元件：，型号。
为修正后的电流I D=I -
U
D -I
R
V
，U D为电压表
电压表：型号，准确度等级为，档位为V，仪器误差限为，内阻R V 为，零点读数= 。
电流表：型号，准确度为；量程为mA 的内阻为；零点读数
2.测量普通二极管的反向伏安特性
反向伏安特性采用电流表内接法，根据实验需要自行调节电阻的大小，电流表、电压表选择合适的量程。
测量范围U D：0~-5V，测量点间隔0.5V。
一共测读10 组数据，将全部测量数据填入自拟的数据表格（参考上表）中，因为二极管的反向电阻远远大于电流表的内阻，故电流表引入的系统误差可以忽略。
反向伏安特性如采用电流表外接法，必须考虑电压表内阻分流引起的系统误差。
3 .数据处理
绘制普通二极管正反向伏安特性曲线，正反向坐标可取不同的单位长度。
从曲线求1）门槛电压U th，2）分别求5mA,30mA 处直流电阻R D。
通过本实验，加深对二极管单向导电特性的理解。