二极管PN结单向导电性实验
单向导电实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解二极管的基本结构和工作原理。
2. 验证二极管的单向导电特性。
3. 掌握使用万用表测试二极管的方法。
4. 分析二极管伏安特性曲线。
二、实验原理二极管是由P型半导体和N型半导体构成的半导体器件，其核心是PN结。
PN结具有单向导电性，即当P型半导体接正极，N型半导体接负极时，电流可以顺利通过；而当N型半导体接正极，P型半导体接负极时，电流无法通过。
二极管的单向导电性主要由PN结的特性决定。
在PN结的交界面附近，由于N区的自由电子浓度大于P区，自由电子会从N区向P区扩散，形成空间电荷区。
这个空间电荷区会形成一个内电场，阻碍电子的进一步扩散，从而形成阻挡层。
当PN结加上正向电压时，内电场被削弱，电子可以顺利通过；而当PN结加上反向电压时，内电场被加强，电子难以通过，从而实现单向导电。
三、实验仪器与材料1. 万用表2. 二极管3. 电阻4. 电源5. 连接线6. 电路板四、实验步骤1. 搭建实验电路，将二极管、电阻、电源和连线连接好。
2. 使用万用表设置在二极管测试模式。
3. 首先进行正向测试，将万用表的正极接二极管的正极，负极接负极，观察万用表的读数。
4. 然后进行反向测试，将万用表的正极接二极管的负极，负极接正极，观察万用表的读数。
5. 重复以上步骤，多次测试，观察结果。
6. 分析实验数据，绘制二极管伏安特性曲线。
五、实验结果与分析1. 正向测试：在正向测试中，万用表显示正向导通，电流值较大，说明二极管处于导通状态。
2. 反向测试：在反向测试中，万用表显示反向截止，电流值非常小，说明二极管处于截止状态。
3. 伏安特性曲线：根据实验数据，绘制二极管伏安特性曲线，可以看出二极管在正向电压下导通，反向电压下截止。
六、实验结论通过本次实验，我们验证了二极管的单向导电特性。
实验结果表明，二极管在正向电压下导通，反向电压下截止，这与二极管的结构和工作原理相符。
七、实验心得1. 本次实验让我们深入了解了二极管的基本结构和工作原理，提高了我们对电子电路的认识。
PN结的单向导电性及其分析
PN结的单向导电性及其分析作者：高俊杰来源：《电子技术与软件工程》2017年第12期摘要本文意在从本质上揭示PN结的导电机理，换种思路理解PN结的单向导电性。
找出规律在于化繁为简，本文若被认可也许能够建立起一种更为简单的PN结模型。
【关键词】微小的间隙接触电阻接触电动势单向导电1 前言提起PN结，大家都知道它具有正向导通、反向截止的特性，但PN结为何具有单向导电性呢？这个问题就复杂了，现在比较流行的是引入一个“空间电荷区”的概念来解释的，这就需要从PN结的构造说起。
2 PN结的单向导电性半导体具有掺杂性，P型和N型半导体就是利用在本征半导体也就是纯净的半导体中掺入不同价位的杂质元素而形成的。
P型也叫空穴型半导体，它是在硅、锗等4价元素中掺入3价的硼、铝等受主杂质，在其共价键结构中缺少1个电子而形成空穴（见图1）。
N型半导体则在硅、锗等4价元素中掺入5价的施主杂质磷、锑等，这时就会在共价键中多出一个电子而形成自由电子（见图2），因此半导体就具有了两种载流子——电子和空穴对。
在P型半导体中空穴是多子、电子是少子；N型半导体则相反，电子是多子、空穴是少子。
如果通过光刻和杂质扩散等方法就能将一块半导体分成P型半导体和N型半导体两部分，它们之间就是一个PN结。
它是构成半导体器件的基础，其实一个二极管就是一个PN 结。
那么PN结是怎么具有单向导电性的呢？通常的说法是在不加外电压时，这个PN结中P区的多子是空穴，N区的多子是电子（通常只考虑多子），因为浓度差，载流子必然向浓度低的方向扩散。
在扩散前，P区与N区的正负电荷是相等的，呈电中性。
当P区空穴向N区移动时，就在PN结边界处留下了不能移动的负离子，用带蓝圈的负电荷表示；当N区自由电子向P区移动时，就在PN结边界处留下了不能移动的正离子，用带红圈的正电荷表示，这样就在空间电荷区内产生了一个内建电场Upn，电场的方向是由N区指向P区的。
在扩散作用下随着Upn增大，载流子受到电场力Upn 的作用而做漂移运动，它的方向与扩散运动相反，最终使载流子扩散与漂移达到动态平衡，形成了空间电荷区，如图3所示。
PN结器件电流—电压特性
PN结器件电流—电压特性一、基本原理PN结是半导体结型器件的核心，是IC电路的最基本单元，诸多半导体器件都是由PN结组成的。
最简单的结型器件是半导体二极管，根据不同场合的用途，使用不同掺杂及材料制备工艺制成多种二极管，如整流二极管、检波二极管、光电二极管（发光二极管、光敏二极管）等；三极管与结型晶体管就是由两个PN结构成的。
因此深入了解与掌握PN结的基本特性，是掌握与应用晶体管等结型器件的基础。
PN结的最重要特性是单向导电性，即具有整流特性。
也就是说，正向表现低阻性，反向为高阻性。
若在PN结上加上正向偏压（P区接正电压、N区接负电压）则电流与电压呈指数关系，如下式II0e某pqv（Ⅰ）nkT式中q是电子电荷，K是波尔兹曼常数，T是工作温度（K），V是外加电压，n是复合因子，根据实际测量曲线求出。
随着电压缓慢升高，电流从小急剧增大，按指数规律递增。
对于用Ⅲ-Ⅴ族宽禁带材料制成的发光二极管而言，当外加电压V0.5V、电流很小时（I0.1mA）,则通过结内深能级复合占主导地位，这时n≈2。
随着外加电压的升高，PN结载流子注入以扩散电流起支配作用，I就急剧上升，这时n≈1。
根据实际测量I-V关系求得n值大小就可作为判断一个结型二极管优劣的标志。
如果PN结两边外加反向偏压（P区接负压、N区接正电压）这时在PN结空间电荷层内载流子的漂移运动大于扩散运动。
（从P区内电子向N 区运动，N区内空穴向P区运动）从而空间电荷层展宽，载流子浓度低于热平衡状态下平衡浓度。
反向PN结在反偏压比较大时空间电荷区宽度1220V某m（Ⅱ）qN0式中，0为自由空间电容率，介电常数，N0为PN结低掺杂边的凈杂质浓度。
所以在外加反向偏压VVB（反向击穿电压）时，电流I值很小，反向偏置PN结电流很小、表现很高电阻性。
当反向偏压一旦增加到某一定值VB，则反向电流瞬间骤然急速增大（如图所示），这现象叫做PN结的击穿，VB称为击穿电压。
PN结之所以在正向、反向偏置下表现出不同的电流-电压特征，主要取决于其不同的掺杂（内因），在外加偏压作用下（外因）而引起的，外加电压是通过PN结起作用的。
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”。
实验一万用表测量二极管三极管
实验一万用表测量二极管、三极管一、实验目的1.熟练掌握指针式万用表和数字万用表的使用方法。
1.熟练掌握用指针式万用表测量普通二极管和三极管。
2.熟练掌握用数字万用表测量普通二极管和三极管。
二、主要元件及仪器1、MF-47指针式万用表2、VC890D数字万用表3、1N4001～1N4007系列普通整流二极管4、1N4735（6.2V）、1N4738(8.2V)稳压二极管5、9011～9014小功率晶体三极管二、实验原理（一）指针式万用表测量二极管：二极管参数的测试可用晶体管图示仪，或其它仪器进行测试。
在没有仪器的情况下也可用万用表来简单检查二极管的好坏，但这种检测方法不能测量二极管的参数。
初学者在业余条件下可以使用万用表测试二极管性能的好坏。
测试前先把万用表的转换开关拨到欧姆档的RX1k档位（注意不要使用RX1档，以免电流过大烧坏二极管，也不要用RX10K，该档电压太高，可能击穿管子），再将红、黑两根表笔短路，进行欧姆调零。
正向特性测试：把万用表的黑表笔（表内正极）搭触二极管的正极，红表笔（表内负极）搭触二极管的负极。
若表针不摆到0值而是停在标度盘的中间，这时的阻值就是二极管的正向电阻，一般小功率锗管的正向电阻为1KΩ左右，硅二极管约为5KΩ左右。
一般正向电阻越小越好。
若正向电阻为0值，说明管芯短路损坏，若正向电阻接近无穷大值，说明管芯断路。
短路和断路的管子都不能使用。
反向特性测试：把万用表的红表笔搭触二极管的正极，黑表笔搭触二极管的负极，若表针指在无穷大值或接近无穷大值，管子就是合格的。
一般小功率锗管的反向电阻为几十KΩ，硅二极管约为500KΩ以上。
1.普通二极管的检测（包括检波二极管、整流二极管、阻尼二极管、开关二极管、续流二极管）是由一个PN结构成的半导体器件，具有单向导电特性。
通过用万用表检测其正、反向电阻值，可以判别出二极管的电极，还可估测出二极管是否损坏。
（1）极性的判别将万用表置于R×100档或R×1k档，两表笔分别接二极管的两个电极，测出一个结果后，对调两表笔，再测出一个结果。
实验—--二极管的单向导电性
实验一：二极管的单向导电性验证
一、 实验目的
1、学习电子电路实验中常用的电子仪器—示波器、信号发生器等的正确使用方法
2、利用万用表和示波器实现对电气特性的验证 二、实验设备与器件
试验箱 三、实验原理
V - I 特性表达式：(1)T
u
U S i I e =-
在常温下（T =300K ）
26T kT
U mV q =
=
二极管的单向导电作用：
当 PN 结正向偏置时，回路中将产生一个较大的正向电流， PN 结处于导通状态； 当 PN 结反向偏置时，回路中反向电流非常小，几乎等于零，PN 结处于截止状态。
四、实验内容
1、二极管正向导通电阻（25`）
1.1、关闭实验箱电源，利用实验箱资源：12V 直流电源，二极管1N4007，100欧姆电阻，板上电压表、电流表连接电路图。
反
向特性
U2
1.2、打开电源，观察电流表和电压表读数，根据读数计算二极管电阻值。
得分 _______________
2、单向导电性验证(25`)
2.1、利用实验箱资源：9V 交流电源，二极管1N4007，100欧姆电阻，连接电路图A
和图B 。
将示波器探针分别接在电源正级、二极管正极、二极管负极，观察示波器波形变化，将示波器显示情况填入表2。
R1
图A 图B
2.2、请分析以上现象出现的原因。
得分 _______________。
pn结单向导电性
pn 结单向导电性
单向导电性
PN 结加正向电压时，可以有较大的正向扩散电流，即呈现低电阻，我们称PN 结导通；PN 结加反向电压时，只有很小的反向漂移电流，呈现高电阻，我们称PN 结截止。
这就是PN 结的单向导电性。
PN 结的单向导电性
PN 结具有单向导电性，若外加电压使电流从P 区流到N 区，PN 结呈低阻性，所以电流大；反之是高阻性，电流小。
如果外加电压使：PN 结P 区的电位高于N 区的电位称为加正向电压，简称正偏；PN 结P 区的电位低于N 区的电位称为加反向电压，简称反偏。
（1）PN 结加正向电压时的导电情况。
实训项目4 半导体元件的的检测训练实验报告
实训项目4 半导体元件的的检测训练一、实训概要本章主要介绍半导体元件的基本知识，要求读者掌握各种半导体元件的作用、命名方法、结构特点、主要参数及检测方法等内容。
特别是要能正确识别各类二极管、三极管及可控硅，并熟悉这些元件的检测及代换要领。
二、实训目的1、认识各种不同类别的半导体器件的命名规则及查询方法。
2、了解各种不同半导体的基本用途3、掌握各类半导体器件的检测方法4、掌握使用、更换半导体的基本方法。
三、实训原理1、半导体元件概述1）半导体元件的分类半导体元件是以半导体材料为基体构成的，半导体元件的种类很多，按电极数目及元件特点来分，可分为二极管、三极管、可控硅、场效应管、集成电路等类型。
按所用的半导体材料来分，可分为硅半导体元件、锗半导体元件及其他半导体元件。
2）半导体元件的命名（1）国产半导体元件的命名方法国产半导体元件的型号共由五部分组成，见教材表所示。
例如，2CW15这个元件是一个稳压二极管。
3DD15D这个元件是一个低频大功率三极管。
（2）日本半导体元件的命名方法日本半导体元件的命名方法与我国不同，它虽然也由五部分组成，但各部分含义已发生了变化。
详细情况见教材表所示。
例如，1S1555这个元件是一个普通二极管。
再如，2SA733这个元件是一个PNP型高频三极管。
（3）美国半导体元件的命名方法美国半导体元件也由五部分组成，各部分的含义见教材表所示。
例如，1N4007这个元件，“1”表示二极管，“N”代表EIA注册标志；“4007”表示EIA登记号。
再如2N3055这个元件，“2”表示三极管；“N”表示EIA注册标志；“3055”表示EIA登记号。
（4）欧洲半导体元件的命名方法欧洲半导体元件一般由四部分组成，各部分含义见教材表所示。
例如BU508A这个元件，“B”表示硅材料；“U”表示大功率开关管；“508”表示通用半导体器件登记号，“A”表示分档。
2、二极管二极管实际上就是一个PN结，它的基本特性是单向导电性。