2CW56硅稳压二极管伏安特性曲线
2CW56稳压二极管的伏安特性研究论文
2CW56稳压二极管的伏安特性研究论文姓名: 班级：学号:摘要：稳压二极管(又叫齐纳二极管),此二极管是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件.此二极管是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件.在这临界击穿点上,反向电阻降低到一个很小的数值,在这个低阻区中电流增加而电压则保持恒定,稳压二极管是根据击穿电压来分档的,因为这种特性,稳压管主要被作为稳压器或电压基准元件使用.其伏安特性见图1,稳压二极管可以串联起来以便在较高的电压上使用,通过串联就可获得更多的稳定电压稳压二极管的稳压原理稳压二极管的特点就是击穿后，其两端的电压基本保持不变。
这样，当把稳压管接入电路以后，若由于电源电压发生波动，或其它原因造成电路中各点电压变动时，负载两端的电压将基本保持不变。
稳压二极管在电路中常用“ZD”加数字表示，如：ZD5表示编号为5的稳压管。
论述：稳压二极管伏安特性稳压管也是一种晶体二极管，它是利用PN结的击穿区具有稳定电压的特性来工作的。
稳压管在稳压设备和一些电子电路中获得广泛的应用。
我们把这种类型的二极管称为稳压管，以区别用在整流、检波和其他单向导电场合的二极管。
如图画出了稳压管的伏安特性及其符号。
稳压管的主要参数如下：(1)稳定电压Uz Uz就是PN结的击穿电压，它随工作电流和温度的不同而略有变化。
对于同一型号的稳压管来说，稳压值有一定的离散性。
(2)稳定电流Iz 稳压管工作时的参考电流值。
它通常有一定的范围，即Izmin——Izmax(3)动态电阻rz 它是稳压管两端电压变化与电流变化的比值，如上图所示，即这个数值随工作电流的不同而改变。
通常工作电流越大，动态电阻越小，稳压性能越好。
下图示出了稳压管工作时的动态等效电路，图中二极管为理想二极管。
(4)电压温度系数它是用来说明稳定电压值受温度变化影响的系数。
不同型号的稳压管有不同的稳定电压的温度系数，且有正负之分。
稳压值低于4v的稳压管，稳定电压的温度系数为负值；稳压值高于6v的稳压管，其稳定电压的温度系数为正值；介于4V和6V之间的，可能为正，也可能为负。
大学物理设计性实验-测定稳压二极管的伏安特性曲线
XXXXXX大学物理设计性实验测定稳压二极管的伏安特性曲线设计报告姓名：XX学号：2009XXXX专业：XXXXX班级：XXXX学院：XXXXXX指导老师：XXX2010年12月9日一、题目选择电路中二极管的应用比比皆是，有整流二极管、开关元件、限幅元件、继流二极管、变容二极管、稳压二极管等多种类型。
为了进一步了解二极管的工作原理，首先要了解它们的伏安特性曲线。
本实验通过对二极管伏安特性曲线的测定，了解二极管的单向导电性的实质。
二、实验原理1、原理及基础知识二极管是常见的非线性元件，其伏安特性曲线如图所示：当对二极管加上正向偏置电压，则有正向电流流过二极管，且随正向偏置电压的增大而增大。
开始电流随电压变化较慢，而当正向偏压增到接近二极管的导通电压，电流明显变化。
在导通后，电压变化少许，电流就会急剧变化。
当加反向偏置电压时，二极管处于截止状态，但不是完全没有电流，而是有很小的反向电流。
该反向电流随反向偏置电压增加得很慢，但当反向偏置电压增至该二极管的击穿电压时，电流剧增，二极管PN结被反向击穿。
2、通过对二极管不同电压下电流的测定，得出一系列电压和电流的数值，在坐标纸上作出U-I曲线,从而得出二极管的伏安特性曲线，进一步形象的认识二极管的单向导电性。
由此分析可知，能够达到精度、范围、功能的要求。
3、可行性分析运用所学过的电学实验的基础知识（电桥法测电阻、伏安法测电阻等），采用实验室已有的电学实验元器件（直流电源、电压表、电流表、滑线变阻器等），设计出一个测定二极管伏安特性曲线的电路。
通过对实验电路的控制，得出一系列电压和电流值，从而绘制二极管的伏安特性曲线。
三、方案设计测定非线性电阻可采用伏安法、电桥法、电势差计法、非平衡电桥法等，现对伏安法、非平衡电桥法进行介绍，进行比较之后选用一种合适的方法来测定二级管的伏安特性曲线。
1、 伏安法伏安法测二极管的伏安特性曲线，测量电路图如图所示：图（a ）是测定二极管正向导通状态的伏安特性曲线的电路。
实验 电阻伏安特性及电源外特性的测量
(8) 稳压电源串联电阻构成的电压源, 它的输出电压与输出 电流之间有什么关系？能否写出其伏安特性公式？
(9) 选取表3-19-6中的任一组实验结果,按式(3-19-2)计算出 Rs、Gs，并和实验参数进行比较。
附注一 二极管伏安特性曲线的研究
一、 实验目的
通过对二极管伏安特性的测试 , 掌握锗二极管和硅二极管
图 3 - 19 - 4 线性电阻元件的实验线路
（2）调节稳压电源输出电压旋钮，使电压Us分别为0V、
1V、2V、3V、4V、5V、6V、7V、8V、9V、10V，并测量对应的 电流值和负载R L两端电压U，数据记入表1。然后断开电源，稳 压电源输出电压旋钮置于零位。 表3 - 19 - 1 线性电阻元件实验数据表
管会被击穿。因此，在二极管使用时应竭力避免出现击穿现象。
二极管的击穿现象很容易造成二极管的永久性损坏。因此， 在 做二极管反向特性实验时,应串入限流电阻,以防因反向电流过大 而损坏二极管。
系数为4.8×10-3Ω /℃,为正温度系数。灯泡两端施加电压后 , 钨丝上就有电流流过,产生功耗, 灯丝温度上升, 致使灯泡电 阻增加。灯泡不加电时的电阻称为冷态电阻， 施加额定电压 时测得的电阻称为热态电阻。由于钨丝点亮时温度很高, 当超
过额定电压时 , 钨丝会烧断 , 所以使用时不能超过额定电压。
六、 分析和讨论 (1) 比较47Ω 电阻和白炽灯的伏安特性曲线, 可得出什么
结论？
(2) 试通过钨丝灯泡的伏安特性曲线解释为什么在开灯的
时候灯泡容易烧坏？
(3) 在电子振荡器电路中, 经常利用正温度系数的灯泡作 为振荡电路电压稳定的自动调节元件 , 参考图 3-19-10 所示电 路, 试通过钨丝灯的伏安特性说明该振荡电路稳幅原理。
硅稳压二极管的伏安特性曲线和稳压电路
硅稳压二极管的伏安特性曲线和稳压电路硅稳压管利用特别工艺制成具有稳压作用的特别二极管。
形状与一般二极管基本相同，电路符号有所差别，文字符号用V表示。
硅稳压二极管的伏安特性曲线如图所示，由曲线可以看出：(1)硅稳压二极管的正向特性与一般二极管相同。
(2)反向特性曲线比一般二极管陡峭。
在反向电压较小时，管子只有极微的反向电流。
当反向电流达到某一数值Uw时，管子突然导通，电压即使增加很少也会引起较大电流。
这种现象叫“击穿”，Uw叫击穿电压（即稳压管的稳定电压）。
在反向击穿区，稳压管的电流在很大范围内变化，Uw却基本不变（见曲线AB段），这就是稳压管的稳压作用。
由于稳压管是工作在反向击穿状态，所以接到电路中时应当反接（见图），即稳压管的正极应接被稳定电压的负极；稳压管的负极应接被稳定电压的正极。
假如稳压管的极性接反，不能起到稳压作用，此时稳压管两端的正向电压约为0.7V。
硅稳压管稳压电路如图所示。
图中Ui是需要稳定的直流电压，R是限流电阻，RL是负载电阻。
电路的工作过程如下。
(1)设负载电阻RL固定不变。
当输入电压Ui上升时，流过稳压管的电流将增加，流过限流电阻R的电流也相应地增加，则输出电压（也就是负载两端的电压）U0=Ui - UR就能保持不变。
同理，若输入电压减小，限流电阻上的电压也相应削减，从而保证负载两端的电压仍旧稳定。
(2)设输入电压Ui不变。
当负载电阻削减而使负载电流增加、限流电阻上的压降增大时，输出电压将下降。
但输出电压稍有下降，就会引起流过稳压管的电流下降，从而抵消了负载电流变化在限流电阻上造成的电压变化，保证了输出电压的稳定。
同理，当负载电阻增大时，由于稳压管的稳压作用，也能保证输出电压稳定。
可见，除稳压管起稳压作用外，限流电阻不仅有限流作用，也有调压作用，与稳压管协作共同稳定输出电压。
二极管伏安特性曲线的研究
二极管伏安特性曲线的研究一、实验目的通过对二极管伏安特性的测试，掌握锗二极管和硅二极管的非线性特点，从而为以后正确设计使用这些器件打下技术基础。
二、伏安特性描述对二极管施加正向偏置电压时，则二极管中就有正向电流通过(多数载流子导电)，随着正向偏置电压的增加，开始时，电流随电压变化很缓慢，而当正向偏置电压增至接近二极管导通电压时(锗管为0.2V左右，硅管为0.7V左右)，电流急剧增加，二极管导通后，电压的少许变化，电流的变化都很大。
对上述二种器件施加反向偏置电压时，二极管处于截止状态，其反向电压增加至该二极管的击穿电压时，电流猛增，二极管被击穿，在二极管使用中应竭力避免出现击穿观察，这很容易造成二极管的永久性损坏。
所以在做二极管反向特性时，应串入限流电阻，以防因反向电流过大而损坏二极管。
二极管伏安特性示意图1-1，1-2图1－1锗二极管伏安特性图1－2硅二极管伏安特性三、实验设计图1-3 二极管反向特性测试电路1、反向特性测试电路二极管的反向电阻值很大，采用电流表内接测试电路可以减少测量误差。
测试电路如图1-3，电阻选择510Ω2、正向特性测试电路二极管在正向导道时，呈现的电阻值较小，拟采用电流表外接测试电路。
电源电压在0～10V内调节，变阻器开始设置470Ω，调节电源电压，以得到所需电流值。
图1-4 二极管正向特性测试电路四、数据记录见表1-1、1-2表1-1 反向伏安曲线测试数据表U(V)I(Au)电阻计算值(KΩ)表1-2 正向伏安曲线测试数据表正向伏安曲线测试数据I(Am)U(V)电阻直算值(KΩ)注意：实验时二极管正向电流不得超过20mA。
五、实验讨论1、二极管反向电阻和正向电阻差异如此大，其物理原理是什么？2、在制定表1－2时，考虑到二极管正向特性严重非线性，电阻值变化范围很大，在表1－2中加一项“电阻修正值”栏，与电阻直算值比较，讨论其误差产生过程。
用示波法显示稳压二极管的伏安特性曲线
用示波法显示稳压二极管的伏安特性曲线实验者：郑晓锋 同组实验者：庄宇斌 指导教师：尹会听班级 A13计算机 学号130604107 ，联系号 675121【摘要】利用负载电阻对稳压二极管电流特性的模拟，接好好线路，如把二极管接在示波器X 输入插孔和地电极C 之间,再通过示波器的调节，使能在示波器屏幕上直接读出稳压二极管的伏安特性曲线，得出稳压二极管是一种用于稳定电压，且工作在反向击穿状态下的二极管。
【关键词】示波器，稳压二极管，单向导电特性，伏安特性曲线。
【实验原理】二极管具有单向导电特性。
即当二极管加上正向电压，（其值小于阀电压时）因二极管的电阻接上交流电压（若接上直流电压，屏上只显示正向特征曲线）在A 、B 之间测出的是近似加在待测元件R0的电压，在B 、C 间的是电阻R 的电压，这个电压正比于R0的电流强度。
因而将二极管的电压U 加到示波器的“X 轴输入”端，将二极管的电流转化为电压后加到示波器的“Y 轴输入”端，从而在示波器屏上得到伏安特性曲线图象，稳压二极管是一个特殊的面接触型的半导体硅二极管，其V-A 特性曲线与普通二极管相似，但反向击穿曲线比较陡~稳压二极管工作于反向击穿区，由于它在电路中与适当电阴配合后能起到稳定电压的作用，故称为稳压管。
稳压管反向电压在一定范围内变化时，反向电流很小，当反向电压增高到击穿电压时，反向电的变化却相当小，利于这一特性，稳压管访问就在电路到起到稳压的作用了。
而且，稳压管与其它普能二极管不同之反向击穿是可逆性的，当去掉反向电压稳压管又恢复正常，但如果反向电流超过允许范围，二极管将会发热击穿，所以，与其配合的电阻往往起到限流的作用。
【调试方案设计】1、仪器用具示波器，两个电阻箱（0-9999），导线若干，晶体二极管，数字合成函数信号发生器。
2、调试方法步骤（1）、将线路如上图接好，并做好检查。
（2）、打开信号源和示波器，按下信号发生器频率按钮，调节信号发生器输出信号频率f 为50Hz 限流电阻 A B X 轴输入端Y 轴输入端 接地 C R 电源左右，电源为10V左右。
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二极管伏安特性曲线实验报告引言：二极管是一种常见的电子元件，它具有非线性的伏安特性。
通过研究二极管的伏安特性曲线，可以更好地理解二极管的工作原理和特性。
本实验旨在通过实验测量，绘制二极管的伏安特性曲线，并分析其特点和应用。
实验过程：1. 实验器材准备：本实验所需的器材有：二极管、直流电源、电阻、万用表、导线等。
2. 实验步骤：（1）将二极管连接到电路中，注意极性的正确连接。
（2）将直流电源接入电路，调节电压为适当的范围，如0-10V。
（3）通过万用表测量电压和电流的数值，并记录下来。
（4）调节直流电源的电压，重复步骤（3），得到不同电压下的电流数值。
（5）根据测量数据，绘制二极管的伏安特性曲线。
实验结果：根据实验测量的数据，我们得到了二极管的伏安特性曲线。
在实验中，我们发现了以下几个重要的特点：1. 正向特性：当二极管的正向电压增加时，电流呈指数增长。
这是因为在正向电压作用下，二极管的P区域和N区域之间的势垒逐渐减小，导致电子和空穴的扩散增加，形成电流。
当正向电压超过二极管的导通电压时，电流急剧增加，二极管进入导通状态。
2. 反向特性：当二极管的反向电压增加时，电流基本保持为零，直到达到反向击穿电压。
反向击穿电压是指当反向电压达到一定程度时，势垒电场足以使电子和空穴发生碰撞，形成电流。
在反向击穿电压下，二极管的电流急剧增加，导致二极管受损。
3. 饱和电流和饱和电压：在正向特性中，当二极管的正向电压继续增大时，电流并不会无限增加，而是趋于饱和。
饱和电流是指当正向电压增大到一定程度时，二极管的电流达到最大值并趋于稳定。
饱和电压是指在饱和状态下，二极管的电压维持在一个相对稳定的值。
实验分析：通过实验测量得到的二极管的伏安特性曲线，我们可以进一步分析其特点和应用。
1. 整流器：二极管的正向特性使其成为一种理想的整流器。
在交流电路中，通过使用二极管，可以将交流电信号转换为直流电信号。
晶体二极管的伏安特性曲线
晶体二极管的伏安特性曲线二极管最重要的特性就是单向导电性，这是由于在不同极性的外加电压下，内部载流子的不同的运动过程形成的，反映到外部电路就是加到二极管两端的电压和通过二极管的电流之间的关系，即二极管的伏安特性。
在电子技术中，常用伏安特性曲线来直观描述电子器件的特性。
根据图1的试验电路来测量，在不同的外加电压下，每转变一次RP的值就可测得一组电压和电流数据，在以电压为横坐标，电流为纵坐标的直角坐标系中描绘出来，就得到二极管的伏安特性曲线。
图1 测量晶体二极管伏安特性a) 正向特性b) 反向特性图2 2CZ54D伏安特性曲线图3 2AP7伏安特性曲线图2和图3分别表示硅二极管2CZ54D和锗二极管2AP7的伏安特性曲线，图中坐标的右上方是二极管正偏时，电压和电流的关系曲线，简称正向特性；坐标左下方是二极管反偏时电压和电流的关系曲线，简称反向特性。
下面我们以图1为例加以说明。
当二极管两端电压为零时，电流也为零，PN结为动态平衡状态，所以特性曲线从坐标原点0开头。
（一）正向特性1. 不导通区（也叫死区）当二极管承受正向电压时，开头的一段，由于外加电压较小，还不足以克服PN结内电场对载流子运动的阻挡作用，因此正向电流几乎为零，二极管呈现的电阻较大，曲线0A段比较平坦，我们把这一段称作不导通区或者死区。
与它相对应的电压叫死区电压，一般硅二极管约0.5伏，锗二极管约0.2伏（随二极管的材料和温度不同而不同）。
2. 导通区当正向电压上升到大于死区电压时，PN结内电场几乎被抵消，二极管呈现的电阻很小，正向电流增长很快，二极管正向导通。
导通后，正向电压微小的增大会引起正向电流急剧增大，AB 段特性曲线陡直，电压与电流的关系近似于线性，我们把AB 段称作导通区。
导通后二极管两端的正向电压称为正向压降（或管压降），也近似认为是导通电压。
一般硅二极管约为0.7伏，锗二极管为0.3伏。
由图可见，这个电压比较稳定，几乎不随流过的电流大小而变化。
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实验原理
1、稳压二极管伏安特性描述
2CW56属硅半导体稳压二极管，其正向伏安特性类似于1N4007型二极管，其反向特性变化甚大。
当2CW56二端电压反向偏置，其电阻值很大，反向电流极小，据手册资料称其值≤A μ。
随着反向偏置电压的进一步增加，大约到7－时，出现了反向击穿（有意参杂而成），产生雪崩效应，其电流迅速增加，电压稍许变化，将引起电流巨大变化。
只要在线路中，对“雪崩”产生的电流进行有效的限流措施，其电流有小许一些变化，二极管二端电压仍然是稳定的（变化很小）。
这就是稳压二极管的使用基础，其应用电路见图3－1。
图中，E —供电电源，如果二极管稳压值为7～，则要求E 为10V 左右；R —限流电阻，2CW56，工作电流选择8mA ，考虑负载电流2 mA ， 通过R 的电流为10 mA ，计算R 值： R=I Vz E -=01.08
10-=200Ω
C —电解电容，对稳压二极管产生的噪声进行平滑滤波。
V Z —稳压输出电压。
图3－1 稳压二极管应用电路
2、实验设计
图3－2 稳压二极管反向伏安特性测试电路
1)2CW56反向偏置0～7V左右时阻抗很大，拟采用电流表内接测试电路为宜；反向偏置电压进入击穿段，稳压二极管内阻较小（估计为R=8/=1KΩ），这时拟采用电流表外接测试电路。
结合图3－1，测试电路图见图3－2。
实验过程
电源电压调至零，按图3－2接线，开始按电流表内接法，将电压表＋端接于电流表＋端；变阻器旋到1100Ω后，慢慢增加电源电压，记下电压表对应数据。
当观察到电流开始增加，并有迅速加快表现时，说明2CW56已开始进入反向击穿过程，这时将电流表改为外接式，按表3－1继续慢慢地将电源电压增加至10V。
为了继续增加2CW56工作电流，可以逐步地减少变阻器电阻，为了得到整数电流值，可以辅助微调电源电压。
数据记录
图表
六、实验总结
当稳压二极管尚未反向击穿时其反向电阻很大，使用电流表内接法，电流表的内阻相对于稳压二极管而言，压降很小，可以忽略。
当稳压二极管反向击穿后其反向电阻很小，使用电流表外接法，电压表相对于稳压二极管而言，分流很小，可以忽略。
总之，二极管正向导通时电阻值很小，采用电流表外接法测试电路产生的误差较小，二极管反向导通时电阻值很大，采用电流表内接法测试电路产生的误差较小。
姓名：姚春明
学号：
实验时间：17周周五7、8节。