二极管伏安特性
二极管伏安特性曲线的理论分析
二极管伏安特性曲线的理论分析
二极管伏安特性曲线是指二极管在不同的电流和电压条件下的特性曲线，它可以反映出二极管的工作特性。
首先，我们来看一下二极管伏安特性曲线的基本结构。
二极管伏安特性曲线的基本结构是一条从左上角到右下角的抛物线，其中左上角的点代表二极管的开关状态，右下角的点代表二极管的饱和状态。
接下来，我们来看一下二极管伏安特性曲线的理论分析。
二极管伏安特性曲线的理论分析是基于二极管的物理结构和工作原理，以及电路中的电压和电流的变化。
首先，我们来看一下二极管的物理结构和工作原理。
二极管是一种由两个半导体层组成的电子器件，其中一个半导体层是N 型半导体，另一个半导体层是P型半导体。
N型半导体层和P 型半导体层之间形成了一个受控的电子通道，当电压施加到N 型半导体层和P型半导体层之间时，电子通道就会打开，从而使电流流过。
其次，我们来看一下电路中电压和电流的变化。
当电压施加到N型半导体层和P型半导体层之间时，电流会随着电压的增加而增加，但是当电压超过一定的阈值时，电流就会达到饱和状态，此时电流不再随着电压的增加而增加。
最后，我们来看一下二极管伏安特性曲线的理论分析。
根据二极管的物理结构和工作原理，以及电路中电压和电流的变化，我们可以得出二极管伏安特性曲线的理论分析：当电压施加到N型半导体层和P型半导体层之间时，电流会随着电压的增加而增加，但是当电压超过一定的阈值时，电流就会达到饱和状态，此时电流不再随着电压的增加而增加，从而形成了从左上角到右下角的抛物线形的二极管伏安特性曲线。
以上就是二极管伏安特性曲线的理论分析，它可以反映出二极管的工作特性，为电子工程师提供了重要的参考依据。
表征二极管
表征二极管
二极管是一种电子器件，它只允许电流在一个方向上流动。
表征二极管的方法和参数有很多，以下是一些主要的参数：
1.伏安特性：描述二极管两端电压与电流之间的关系。
在正向特性部分，当电压小于死区电压时，电流几乎为零；当电压大于死区电压时，电流随电压的增大而迅速上升。
在反向特性部分，当电压反向施加时，二极管处于截止状态，电流几乎为零。
2.反向击穿电压：当二极管反向电压增大到一定程度时，会发生反向击穿现象，此时电流急剧增大。
反向击穿电压是二极管的一个重要参数，它决定了二极管能承受的最大反向电压。
3.正向导通电阻：当二极管正向偏置时，其电阻值随正向电流的增大而减小。
通常所说的正向电阻是指二极管正向导通时的直流电阻。
4.反向漏电流：当二极管反向偏置时，会有微弱的电流流过管子。
这个电流称为反向漏电流，它随着温度的升高而增大。
5.开关特性：二极管在正向导通和截止状态之间转换时，需要一定的时间。
开关特性描述了二极管在正向和反向状态之间切换的速度。
6.温度特性：二极管的某些参数会随温度发生变化，如伏安特性、正向压降、反向漏电流等。
温度特性描述了这些参数与温度之间的关系。
以上是一些常见的表征二极管的参数和方法。
在实际应用中，需要根据不同的需求和场景选择合适的二极管型号和参数。
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。
二极管伏安特性
二极管伏安特性
二极管伏安特性是衡量二极管的电特性指标，它是指将电流从零到最大至，电压会变成多少的情况。
二极管的伏安特性是由当前的特性和二极管结构的特性决定的。
随着电流的增加，二极管的电压会逐渐增加，这个过程中所形成的折线图，就是二极管的伏安特性图。
二极管伏安特性的特点是，当恒定电流通过二极管时，电压呈现负斜率，而电流更改时，压降不会立即变动，只有在达到一定以上级别时候，会发生变化。
二极管伏安特性对于了解二极管的动态特性有重要的誊录作用，其伏安曲线用来表示电流和电压关系，可以用来准确地测量二极管的特性参数，同时也被用来分析二极管的电路及其性能。
二极管的伏安特性受到温度的影响，温度的升高会导致正向击穿击穿晶体管的压降值减小，导致正向漏电流增加，硅锗电流也减小。
此外，温度的升高也会对二极管的能量效率有很大的负面影响，使用的热能因此耗费会增加，二极管的耐温设备因此受到限制。
由于二极管具有重要的应用价值，因此，我们需要理解并估算二极管的伏安特性，以更好地提高其使用寿命和可靠性，更有效地提高设备性能。
二极管伏安特性分析
一、二极管伏安特性分析1.二极管静态特性i随着正向电压增大到门槛电压U to（二极管开启电压），二极管导通。
ii电压U f为二极管导通时的正向电压降iii当承受反向电压时，二极管截至，只有微小的少子漂移运动形成的反向漏电流。
iv当反向电压过大，二极管会反向击穿，普通二极管将不可逆损坏。
v稳压二极管则是利用二极管的反向击穿工作。
将稳压二极管并联在负载两端二极管反向击穿后，电流虽然在很大范围内变化，但是稳压二极管两端的电压则在很小的范围内变化，起到稳定负载两端电压的作用。
2.二极管动态特性关断过程i. tF前，二极管由于存在空间电荷区，可以看作有并联一个结电容，二极管开通时，电容两端电压等于二极管两端电压（二极管导通电压）。
ii .tF时，二极管接反向电压，此时二极管并没有马上截止，二极管结电容向二极管放电，空间电荷区开始变宽。
此时，二极管继续导通，但是电压降低，电流减小。
iii. t0时，二极管正偏继续导通，t0~t1阶段，虽然电流降到0，但是电容上的正电荷仍然存在，二极管正偏。
t0~t1阶段是去除电容上的正电荷，t1时，二极管开始截止。
iv. t1时，二极管截止，t1~t2阶段反向电压对结电容（耗尽层）充电，直到二极管完全承受外部所加的反向电压，进入稳定的反向截止状态。
开通过程i. 当加正向电压时，开始对电容充电，继续增加电压推动耗尽层变窄，t fr时进入稳定的正向导通状态。
此时i F和u F满足二极管的伏安特性。
3.温度对二极管伏安特性的影响随着温度升高，其正向特性曲线左移，即正向压降减小；反向特性曲线下移，即反向电流增大。
温度升高，本征激发产生的少子浓度增加，导致内电场的电位差降低，所以二极管正向导通电压降低。
二、二极管的主要参数1.最大整流电流I FI F是二极管长期运行时允许通过的最大正向平均电流，其值与PN结面积及外部散热条件有关2.最高反向工作电压U RU R是二极管工作时允许加的最大反向电压，一般为击穿电压(U BR)的一半。
半导体二极管的伏安特性曲线
半导体二极管的伏安特性曲线
半导体二极管的伏安特性曲线如图1所示。
处于第一象限的是正向伏安特性曲线，处于第三象限的是反向伏安特性曲线。
图1 二极管的伏安特性曲线
1. 正向特性
当V＞0，即处于正向特性区域。
正向区又分为两段：
当0＜V＜Vth时，正向电流为零，Vth称为死区电压或开启电压。
当V＞Vth时，开始出现正向电流，并按指数规律增长。
硅二极管的死区电压Vth＝0.5 V左右，
锗二极管的死区电压Vth＝0.1 V左右。
2. 反向特性
当V＜0时，即处于反向特性区域。
反向区也分两个区域：
当VBR＜V＜0时，反向电流很小，且基本不随反向电压的变化而变化，此时的反向电流也称反向饱和电流IS。
当V≥VBR时，反向电流急剧增加，VBR称为反向击穿电压。
在反向区，硅二极管和锗二极管的特性有所不同。
硅二极管的反向击穿特性比较硬、比较陡，反向饱和电流也很小；锗二极管的反向击穿特性比较软，过渡比较圆滑，反向饱和电流较大。
从击穿的机理上看，硅二极管若|VBR|≥7V时，主要是雪崩击穿；若VBR≤4V则主要是齐纳击穿，当在4V～7V之间两种击穿都有，有可能获得零温度系数点。
【精品】测量二极管的伏安特性
【精品】测量二极管的伏安特性测量二极管的伏安特性是一种实验，用于研究二极管在电压变化时的电流行为。
通过这种方式，我们可以了解二极管的基本性质和行为。
本实验主要采用控制变量法，即在保证其他因素不变的情况下，改变输入电压，观察输出电流的变化。
一、实验目的：1.理解二极管的单向导电性；2.了解二极管的伏安特性曲线；3.掌握二极管的基本应用。
二、实验原理：二极管是一种具有单向导电性的半导体器件。
在正向偏置时，电流可以流过二极管；而在反向偏置时，电流被阻止。
二极管的伏安特性曲线反映了电压与电流之间的关系。
三、实验步骤：1.准备实验器材：电源、电阻器、二极管、开关、导线、电压表和电流表。
2.将电源、电阻器、二极管、开关、电压表和电流表按照正确的连接方式连接起来。
3.先将二极管短路，调节电源电压，观察电压表和电流表的读数，并记录下来。
4.然后将二极管接入电路中，重复步骤3，记录下不同电压下的电流值。
5.根据实验数据绘制二极管的伏安特性曲线。
四、实验结果与分析：1.在本次实验中，我们观察到二极管具有明显的单向导电性。
当电压为正向偏置时，电流能够顺利通过二极管；而当电压为反向偏置时，电流几乎为零。
这说明二极管可以有效地阻止反向电流。
2.通过实验数据，我们发现随着电压的增加，电流也逐渐增加。
这是因为当电压增大时，电场力增强，驱使载流子加速运动，导致电流增加。
这一趋势在伏安特性曲线上表现为斜率逐渐增大的直线段。
3.在高电压区域，伏安特性曲线的斜率有所减小。
这是由于在高电压下，载流子的速度接近饱和，导致电流增加的速度减缓。
此外，在高电压区域还可能存在其他的一些物理效应，如空间电荷区的扩展等，这些效应也会影响电流的增长速度。
4.通过本次实验，我们得出二极管的伏安特性曲线是一条斜率逐渐增大的直线，并在高电压区域有所弯曲。
这一曲线反映了二极管的单向导电性和它的基本性质。
根据这一特性，我们可以将二极管应用于各种电路中，如整流电路、开关电路等，以实现电能的有效转换和控制。
伏安法测二极管的伏安特性(共6张PPT)
1、根据图8-2连接线路，并预置R0为最大值，R1为最大值，R2的输出为零，注意电表的极性!
2、接通电源，注意观察有无异常情况发生，否则马上切断电源，根据现象检查故障。 图8-1 二极管的伏安特性 6 V)，对于每种UD值，调节R0，使检流UD (0.1～0.6 V)，对于每种UD值，调节R0，
使检流计指示为零，记下电流表的电流值．
4.根据测量数据，绘出二极管正向伏—安特性曲线
1、根据图8-2连接线路，并预置R0为最大值，R1为最大值，R2的输出为零，注意电表的极性!
2、接通电源，注意观察有无异常情况发生，否则马上切断电源，根据现象检查故障。
实验步骤和要求
1、根据图8-2连接线路，并预置R0为最大值，R1为最大值，R2 的输出为零，注意电表的极性!
2、接通电源，注意观察有无异常情况发生，否则马上切断电 源，根据现象检查故障。
图8-2 伏安法测量二极管的特性电路 21、、接根通据电图源8-2，连注接意线观路察，有并无预异置常R情0为况最发大生值，，否R则1马为上最切大断值电，源R2，的根输据出现为象零检，查注故意障电。表的极性!
图82-、2 接伏通安电法源测，量注二意极观管察的有特无性异电常路情况发生，否则马上切断电源，根据现象检查故障。 3、选择各种值UD (0. 实验步骤和要求
图8-1 二极管的伏安特性
6 V)，对于每种UD值，调节R0，使检流计指示为零，记下电流表的电流值． 4.
6 V)，对于每种UD值，调节R0，使检流计指示为零，记下电流表的电流值． 4.
实验步骤和要求
图81-、2 根伏据安图法8测-2量连二接极线管路的，特并性预电置路R0为最大值，R1为最大值，R2的输出为零，注意电表的极性! 实验2、步接骤通和电要源求，注意观察有无异常情况发生，否则马上切断电源，根据现象检查故障。 图6 V81)-、，2 根伏对据安于图法每8测种-2量U连D二接值极线，管路调的，节特并R性0预，电置使路R检0为流最计大指值示，为R零1，为记最下大电值流，表R2的的电输流出值为．零，注意电表的极性! 666636实、VVVVV验2444444)))))选、......，，，，，步择接对对对对对骤各通于于于于于和种电每每每每每要值源种种种种种求U，UUUUUDDDDDD注值值值值值(意0，，，，，.观调调调调调察节节节节节有RRRRR无00000，，，，，异使使使使使常检检检检检情流流流流流况计计计计计发指指指指指生示示示示示，为 为 为 为 为否零零零零零则，，，，，马记记记记记上下下下下下切电电电电电断流流流流流电表表表表表源的的的的的，电电电电电根流流流流流据值值值值值现．．．．．象检查故障。 图6 V81)-、，2 根伏对据安于图法每8测种-2量U连D二接值极线，管路调的，节特并R性0预，电置使路R检0为流最计大指值示，为R零1，为记最下大电值流，表R2的的电输流出值为．零，注意电表的极性! 6实V验442)..、，步接对骤通于和电每要源种求，UD注值意，观调察节有R无0，异使常检情流况计发指生示，为否零则，马记上下切电断流电表源的，电根流据值现．象检查故障。 6 V41).、，根对据于图每8种-2U连D接值线，路调，节并R0预，置使R检0为流最计大指值示，为R零1，为记最下大电值流，表R2的的电输流出值为．零，注意电表的极性! 实验2、步接骤通和电要源求，注意观察有无异常情况发生，否则马上切断电源，根据现象检查故障。 实验1、步根骤据和图要8求-2连接线路，并预置R0为最大值，R1为最大值，R2的输出为零，注意电表的极性!
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结论：二极管只能在正向电压的作用下才能工作，即二极管具有单向导电性
描述流过二极管的电流随其两端电压变化的特性就 是二极管的伏安特性，通常用伏安特性曲线来表示，如 图所示。
二极管的伏安特性
1 正向特性
iD
D
OD段称Байду номын сангаас正向特性。
UBR
C
OC段，正向电压较小，正
B
O
uD
向电流非常小，外电场还不
足以克服PN结内电场对多数
载流子的阻力，这一范围成
A
为“死区”相应电压称为死
区电压。只有当正向电压超
过某一数值时，才有明显的
正向电流，亦称开启电压。
CD段，当正向电压大于死区电压后，正向电流近似 以指数规律迅速增长，二极管呈现充分导通状态。
（2 ）反向特性
OB段称为反向特性。这时二极
管加反向电压，反向电流很小。
当温度升高时，半导体中本征激发 UBR 增加，是少数载流子增多，故反向 B 电流增大，特性曲线向下降。
当二极管的正极接高电位，而负极接低电 位，指示灯发光。此时二极管两端施加的电 压是正向电压，二极管处于正向偏置状态， 简称正偏。二极管正偏时，当正向电压达到 某一数值时会使二极管导通，电流随电压的 上升迅速增大，二极管内部电阻变得很小， 进入正向导通状态。导通后二极管两端的正 向电压称正向压降。
二极管加正向电压
二极管的伏安特性
演示实验:
当二极管的正极接低电位，而 负极接高电位，指示灯不发光，说 明电路中没有电流通过或电流极小。 此时二极管两端施加的电压是反向 电压，二极管处于反向偏置状态， 简称反偏。二极管反偏时，内部呈 现很大的电阻值，几乎没有电流通 过，二极管的这种状态称为反向截 止状态。
演示实验:
计算反向击穿电压的电流电路
１． 最大整流电流 IFM 二极管长期运行时通过的最大正向平均电流为最 大整流电流，通常称为额定工作电流。 ２． 最大反向工作电压 URM 最大反向工作电压是保证二极管不被反向击穿而 规定的最高反向电压，通常称为额定工作电压。
３． 最大反向电流 IRM
最大反向电流是最大反向工作电压下的反向电流， 此值越小，二极管的单向导电性越好。
A
iD
D
C
o
uD
（3 ）反向击穿特性
BA段称为反向击穿特性
当二极管外加反向电压大于一定数值时，反向电流 突然剧增，称为二极管反向击穿。
iD (mA)
-200 -100
100 75℃
80
20℃
60
40
20
o-10 1
-20 -30 (μA)
2 uD (v)
~
二材极料 管的开伏启电安压特（V性）对导温通度电压很（敏V）感，反温向度饱和升电高流（时μ，A）
10V降在限流电阻R上，此时反向电流I=(30－20）/R=10/R 。若R=10kΩ，I =1mA， R=100Ω，I =100mA，
由此可见，如果选择适当的限流电阻 R，在二极管反向击穿后，能把 电流限制在二极管能承受的范围内，二极管不会损坏。
五、半导体二极管的主要参数
二极管的参数是反映其性能和质量的一些数据。由于 各种二极管具体的功能不同，应用场合不同，因此通常 用一些有代表性的数据来反映二极管的具体特性和使用 中受到的限制，称前者为特性参数，称后者为极限参数 。在实际生产中最主要的是下面几个极限参数：
４． 最高工作频率 fm 二极管的 PN 结具有结电容，随着工作频率 的升高结电容充放电的影响将加剧，它将影响 PN 结单向导电特性。
硅正（向Si）特性曲≈线0.向5 左移，0反.6~向1 特性曲线向下<0移.1。
锗（Ge） ≈0.1
0.2~0.5
几十
４． 防止二极管反向击穿的措施
如下图所示，电源电压为30V，二极管的反向击穿电压UBR=20V,电源电压反向加在 二极管上并高于击穿电压，结果二极管被击穿。二极管的击穿电压为20V，其余