1.1.3二极管的单向导电特性

二极管单向导电性
二极管单向导电性是电子设备及元器件的一个基本指标，它决定了一个晶体管
的能力，在交通电路中，它发挥着重要作用。

二极管单向导电性，指在正向偏压条件下，二极管的电流能大于零的次数有多少。

它的大小，决定了二极管的电子元器件的质量。

如果二极管的单向导电性不足，就会导致在输出电路中出现偏移，从而出现失真和抖动现象，从达到良好的工作状态和电路参数也会出现变化。

因此，二极管的单向导电性必须存在一定的范围，以保证输出信号的稳定性和精度。

此外，二极管单向导电性也与二极管的正向电压密切相关，二极管正向电压越高，单向导电性也可以越高。

这些紧密的联系，保证着电路的工作性能，并反映了二极管的质量。

因此，了解和掌握二极管单向导电性的重要性，对我们的技术工作能力和精确
可靠的电路设计都有一定的帮助。

产品的质量和可靠性必须考查这种基本参数，确保产品的正常工作和稳定性。

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
反向特性
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。

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
D2
图A 图B
2.2、请分析以上现象出现的原因。

得分 _______________
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一、桥式整流电路1、二极管的单向导电性：伏安特性曲线：理想开关模型和恒压降模型：1二极管的单向导电性：二极管的PN结加正向电压，处于导通状态；加反向电压，处于截止状态。

伏安特性曲线;理想开关模型和恒压降模型：理想模型指的是在二极管正向偏置时,其管压降为0,而当其反向偏置时,认为它的电阻为无穷大,电流为零.就是截止。

恒压降模型是说当二极管导通以后,其管压降为恒定值,硅管为0.7V，锗管0.5 V2桥式整流电流流向过程：当u 2是正半周期时，二极管Vd1和Vd2导通；而夺极管Vd3和Vd4截止，负载RL 是的电流是自上而下流过负载，负载上得到了与u 2正半周期相同的电压；在u 2的负半周，u 2的实际极性是下正上负，二极管Vd3和Vd4导通而Vd1和Vd2截止，负载RL上的电流仍是自上而下流过负载，负载上得到了与u 2正半周期相同的电压。

3计算:Vo,Io,二极管反向电压Uo=0.9U2, Io=0.9U 2/RL,URM=√2 U 2二.电源滤波器1、电源滤波的过程分析：波形形成过程：1电源滤波的过程分析：电源滤波是在负载RL两端并联一只较大容量的电容器。

由于电容两端电压不能突变，因而负载两端的电压也不会突变，使输出电压得以平滑，达到滤波的目的。

波形形成过程：输出端接负载RL时，当电源供电时，向负载提供电流的同时也向电容C充电，充电时间常数为τ充=（Ri∥RLC）≈RiC,一般Ri〈〈RL,忽略Ri 压降的影响，电容上电压将随u 2迅速上升，当ωt=ωt1时，有u 2=u 0,此后u 2低于u 0，所有二极管截止，这时电容C通过RL放电，放电时间常数为RLC，放电时间慢，u 0变化平缓。

当ωt=ωt2时，u 2=u 0, ωt2后u 2又变化到比u 0大，又开始充电过程，u 0迅速上升。

ωt=ωt3时有u 2=u 0，ωt3后，电容通过RL放电。

如此反复，周期性充放电。

由于电容C的储能作用，RL上的电压波动大大减小了。

、二极管的特性二极管最主要的特性是单向导电性，其伏安特性曲线如图1所示，图1、二极管的伏安特性曲线1、正向特性当加在二极管两端的正向电压（P为正、N为负）很小时（锗管小于0.1伏，硅管小于0.5伏），管子不导通，处于“截止”状态，当正向电压超过一定数值后，管子才导通，电压再稍微增大，电流急剧暗加（见曲线I段）。

不同材料的二极管，起始电压不同，硅管为0.5-.7伏左右，锗管为0.1-0.3左右。

2、反向特性二极管两端加上反向电压时，反向电流很小，当反向电压逐渐增加时，反向电流基本保持不变，这时的电流称为反向饱和电流（见曲线II段)。

不同材料的二极管，反向电流大小不同，硅管约为1微安到几十微安，锗管则可高达数百微安，另外，反向电流受温度变化的影响很大，锗管的稳定性比硅管差。

3、击穿特性当反向电压增加到某一数值时，反向电流急剧增大，这种现象称为反向击穿（见曲线III)。

这时的反向电压称为反向击穿电压，不同结构、工艺和材料制成的管子，其反向击穿电压值差异很大，可由1伏到几百伏，甚至高达数千伏。

4、频率特性由于结电容的存在，当频率高到某一程度时，容抗小到使PN结短路。

导致二极管失去单向导电性，不能工作，PN结面积越大，结电容也越大，越不能在高频情况下工作。

二、二极管的简易测试方法二极管的极性通常在管壳上注有标记，如无标记，可用万用表电阻档测量其正反向电阻来判断（一般用R×100或×1K档）具体方法如表一三、二极管的主要参数1、正向电流IF在额定功率下，允许通过二极管的电流值。

2、正向电压降VF二极管通过额定正向电流时，在两极间所产生的电压降。

3、最大整流电流（平均值）IOM在半波整流连续工作的情况下，允许的最大半波电流的平均值。

4、反向击穿电压VB二极管反向电流急剧增大到出现击穿现象时的反向电压值。

5、正向反向峰值电压VRM二极管正常工作时所允许的反向电压峰值，通常VRM为VP的三分之二或略小一些。

二极管的单向导电性
二极管为什幺只能单向导电
二极管的核心是PN结。

因此二极管的单向导电性是由PN结的特性说决定的。

在P型和N型半导体的交界面附近，由于N区的自由电子浓度大，于是带负电荷的自由电子会由N区向电子浓度低的P区扩散，扩散的结果使PN结中靠P区一侧带负电，靠N区一侧带正电，形成由N区指向P区的电场。

即PN结内电场。

内电场将阻碍多数载流子的继续扩散，又称为阻档层。

（1）PN结加上正向电压的情况将PN结的P区接电源正极，N区接电源负极，此时外加电压对PN结产生的电场与PN结内电场方向相反，消弱了PN结内电场，使得多数载流子能顺利通过PN结形成正向电流，并随着外加电压的升高而迅速增大，即PN结加正向电压时处于导通状态。

（2）PN结加上反向电压的情况将PN结的P区接电源负极，N区接电源正极，此时外加电压对PN结产生的电场与PN结内电场方向相同，加强了PN结内电场，多数载流子在电场力的作用下难以通过PN结反向电流非常微小，即PN结加反向电压时处于截止状态。