二极管的伏安特性
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。
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。
测量二极管的伏安特性实验报告
测量二极管的伏安特性实验报告实验报告课程名称：大学物理实验（1）实验名称：测量二极管的伏安特性学院：XX学院专业：XX 班级：XX 组号：XX 指导教师：XX报告人学号：XX 实验时间：年月日星期实验地点：科技楼903实验报告提交时间：一、实验目的了解晶体二极管的导电特性并测定其伏安特性曲线。
二、实验原理晶体二极管的导电特性：晶体二极管无论加上正向或反向电压，当电压小于一定数值时只能通过很小的电流，只有当电压大于一定数值时，才有较大电流出现，相应的电压可以称为导通电压。
正向导通电压小，反向导通电压相差很大。
当外加电压大于导通电压时，电流按指数规律迅速增大，此时，欧姆定律对二极管不成立。
实验线路图如下：注意：无论毫安表内接还是外接，实验数据都应该进行修正：毫安表外接时应该进行电流修正，内接时应该进行电压修正。
由于实验用毫伏表内阻很大（约100~1000多万欧姆），按照上述接法，数据修正简单：正向时伏特表的电流可以忽略；反向时，伏特表的电流始终保持0.0006mA，很容易修正。
假如将毫安表内接，则无论正向反向，每一个数据都要做电压修正，并且每个修正值都不同，给实验带来很大麻烦。
三、实验仪器晶体二极管、电压表、电流表、电阻箱、导线、电源、开关等。
四、实验内容和步骤1、测定正向特性曲线打开电源开关，把电源电压调到最小，然后接通线路，逐步减小限流电阻，直到毫安表显示1.9999mA，记录相应的电流和电压。
然后调节电源电压，将电压表的最后一位调节成0，记录电压与电流；以后按每降低0.010V测量一次数据，直至伏特表读数为0.5500V为止。
此时，正向电流不需要修正。
2、测定反向特性曲线把线路改接后，接通线路，将电源电压调到最大，逐步减小限流电阻，直到毫安表显示1.9999mA为止，记录相应的电流和电压。
然后调节电源电压或者限流电阻，再将电流调节为1.8006、1.6006、1.4006……mA情况下，记录相应的电压；其中0.0006mA为伏特表的电流，此为修正电流，记录电流时应该自行减去。
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。
测量二极管的伏安特性实验报告
测量二极管的伏安特性实验报告一、实验目的该实验的目的在于测量二极管的伏安特性，也就是对不同特定电流和电压进行测量，以此判断其结构特点。
该实验也非常有助于帮助我们掌握光电元件在实际使用中的特性，便于计算光电元件的参数。
二、实验原理伏安特性将电路中的二极管放在可调电源内，以不同的电压和电路极性为条件，从而控制它的电流，通过互感电流表测量二极管的电流，并用电压表得到二极管的电压。
由此得到的某一特定电流下的电压即为NPN管的转换效率电压VCE，将检测得到的VCE和电流值以图形方式呈现即为伏安特性曲线。
三、实验设备1.可调电源：可调电源主要用于得到检定时所需要的电压大小及极性，使管子内部运行在指定电流和极性条件下；2.互感电流表：互感电流表用于在特定条件下测量放大器中PNP管的放大倍率和输出电流；3.电压表：电压表用于分别测量安放在可调电源的正负极的电源电压；4.示波器：周期性信号的变化触发示波器所示出的人眼可见的示波产生脉冲形宽度，跟踪这种变化就可以获取这段时间内发生及变化的参数值；5.数据采集板：数据采集板用于将二极管的特性数据存入电脑。
四、实验内容（1）实验准备该实验需要一块可调电源，一块数据采集板，一台示波器以及一台互感电流表和电压表。
在实验之前，首先需要校准可调电源的输出电压，以及测量仪器的准确值，以便保证实验的准确性。
（2）建立实验电路实验电路主要由可调电源、互感电流表、电压表和数据采集板等组成：将可调电源输出电源线remark至实验小方框内，再用示波器长接线将框内电源正极和正测点互接；接下去在测点通一只二极管，另一只对应电流表的电极与负测点互接；接着将小方框外负极线接电压表，并将测试端小方框内正极和负极接上电压表的正极和负极；最后将测量仪表的接线和正负极极接在实验小块上，然后将数据采集板和可调电源连线，将数据采集板的电极互接，然后接线就全部完毕。
（3）实验步骤1、用可调电源将实验电路中放大器极性以正电平反向电压输出，接着调节电源，将反向电压调节至指定电压；2、开启互感电流表，测量出PNP管的电压表；3、调节反向电压，使管子内部电流达到所需要的指定值；4、用电压表测量安放在可调电源的正负极的电源电压；5、示波器可以跟踪电流和电压的变化；6、将数据采集板连接电脑，将实验结果以图表形式表示。
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。
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实验任务 实验要求 思考题
教学目标
1、通过部分内容的设计完成一个设计性实验，体验自 主探索与科学研究的过程，激发学生求知兴趣，培 养学生基本的科学素养。 2、拓展学生思路，提高学生解决实际问题的能力。 3、培养学生的创新精神。
学习要点
1 ．了解二极管的相关参数。
反向特性：u<0的部分称为反向特性。 反向击穿：当反向电压超过一定数值U（BR）后，反
向电流急剧增加，称之反向击穿。
IN4007的作用 IN4007的主要参数 二极管类型:Standard Recovery 电压, Vrrm:1000V 电流, If平均:1A 正向电压Vf最大:1.1V 电流, Ifs最大:30A 封装形式:DO-41 针脚数:2 器件标记:1N4007
操作规范及使用注意
1.根据实验要求正确选择电表的量程。 说明：硅二极管的方向电流很小（一般<0.1μA）,选用100μA量程的微安
表往往测不出来，只好读成0.0μA。最好选用例如20μA量程的微安表。 2.按前述的电路接线规范正确接线。应特别注意滑线变阻器的接线（阻 值小的作为分压器，阻值大的作为限流器；分压器不得接成限流器， 限流器也可接成固定电阻），分压器的滑动端位置应放在输出为零的 位置。 3.正确辨认二极管的正、负极，接入电路中正、负极不得接错。 4.正确选择电源电压的大小，使分压器的调节不致过于灵敏。例如测量 正向特性时，打算电流最大测到10mA，电源电压最好调到当滑线变阻 器放在最大输出位置时正好正向电流为10mA左右。 5.正确改变电压，使实验点在曲线上大致呈均匀分布。例如测硅二极管 的正向特性时，使0~0.6V一段可取电压等间隔改变，而从0.6~0.8V一 段则可取电流（1~10 mA）等间隔改变。 6.注意勿使电流超过二极管的最大正向电流，严防短路（二极管正向接 入一定要有限流电阻）。 7.电表读数要主要有效数字
仪器介绍
名称
数量 直流稳压电源 1台 二极管 1只 电阻 1只 万用表 2只 开关 1只 滑线变阻器 1只 连接导线 7只 实验用9孔插件方板 1块
型号 0~20V可调 IN4007 10
297mm ×300m
思考题（任选5题回答）
1. 分压器的滑动端位置开始实验时应放在什么位置。 2、测量二极管正向特性时，是否应设计保护电路？为什么 ？若考虑设计保护电路，采用什么方式？ 3、测量二极管反向特性时，是否应设计保护电路？为什么 ？ 4、限流保护，那保护电阻在设计过程中应考虑哪几方面问 题（阻值大小、功率大小） 5、如何实现加在二极管二端电压的变化？电路应如何设计 ？ 6、直流电源提供的电压应选择多少？（应经过计算得到） 7、四位半万用表应读几位有效数字？
实验报告内容
一.方案设计： 1 .实验任务与要求。 2.实验测量电路及电源输出电压值确定。 3.实验具体步骤。 4.预习思考题回答。 5.测量的物理量（明确直接测量量）。 6.数据记录表格（自变量数据要确定）。 二.实验过程和数据记录： 1.实验中出现的问题和方案的修正。（实验可修正方案， 若有修正，在实验总结部分要有两者比较的分析。） 2.数据记录 三.数据处理和实验总结（包括结论及分析讨论）
二极管的伏安特性
1、当二极管加正向电压，正向电压小于阈电压（锗管约为 0.1V，硅管约为0.5V）时二极管电阻很大，电流很小；一旦 外加电压超过阈值电压，二极管正向电压变小，电流迅速 上升，二极管呈导通状态。一般二极管的正向压降，锗管 为0.2～0.3V（一般取0.2V），硅管为0.7～0.8V（一般取 0.7V）。 2、若二极管加反向电压，当电压较小时，反向电流很小， 二极管基本上呈截止状态。 锗管的反向电流一般不大于250μA，而硅管的在5μA(甚至 0.1μA)以下。 3、当电压增加到二极管的击穿电压，二极管被击穿，电流
实验要求
确定电源电压输出值（经计算得到）及数据点 分布后方可实验。
实验提示
1.复习旧知
（1）电表改装电路
（2）太阳电池伏安特性测量电路
2.二极管伏安特性
（1）二极管伏安特性
（2）二极管一些参数
安培表的内接和外接
+ + V R2
2.2KΩ
A
R1
330Ω
二极管的伏安特性
正向特性：u>0的部分称为正向特性。
二极管的伏安特性
IN4007 0-0.5V死区，0.5V阈值电压电流开启 0.5-0.7电流缓冲，0.7-0.8V正向导通，电流急剧增加， 电压基本不变。
I/A
0.14 0.12 电流I\mA 0.1 0.08 0.06 0.04 0.02 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 I/A
电压U/V
2 ．学习电路设计思路及参数设置。
3 ．实验时先粗测观察判断、调整，后细测数据记 录。 4．学会变阻器的使用。
实验任务
1.测量二极管伏安特性。
2.根据实验室提供的仪器，自行设计实验实施方案（实验
电路，写出实验步骤,写出要测量的量，自拟数据记录和
数据处理表格) 。
3.在坐标纸上，画出二极管伏安特性曲线。
二极管的伏安特性
1、当二极管加正向电压，正向电压小于阈电压（锗管约为 0.1V，硅管约为0.5V）时二极管电阻很大，电流很小；一旦 外加电压超过阈值电压，二极管正向电压变小，电流迅速 上升，二极管呈导通状态。一般二极管的正向压降，锗管 为0.3～0.4V，硅管为0.6～0.7V。 若二极管加反向电压，当电压较小时，反向电流很小，2、 二极管基本上呈截止状态。 锗管的反向电流一般不大于250μA，而硅管的在5μA(甚至 0.1μA)以下。 3、当电压增加到二极管的击穿电压，二极管被击穿，电流 剧增，二极管损坏。