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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。
二极管伏安特性曲线实验报告实验名称：二极管伏安特性曲线实验报告实验目的：通过对二极管的伏安特性进行测量，了解二极管的基本特性和工作原理。
实验器材：二极管、直流电源、万用表、电阻箱实验原理：二极管是一种半导体元件，具有单向导电性。
二极管正向导通电压较低，反向击穿电压较高。
在正向电压下，二极管两端间的电流与电压之间的关系可以用伏安特性曲线表示。
伏安特性曲线是指在不同电流下，二极管正向电压与两端电压之间的关系。
实验步骤：1. 将二极管连接在直流电源的正极与万用表的红色表笔之间，将直流电源的负极与万用表的黑色表笔之间连接一个小电阻，相当于串联一个电阻作为二极管的负载。
2. 通过调节直流电源的输出电压，从 0V 开始逐渐增加正向电压，每增加 0.1V 记录一组电压和电流数值，直到二极管正向电流较大时停止测量。
3. 将直流电源的极性反向，继续测量二极管反向电压下的电流和电压数值。
实验结果：正向电流（mA）正向电压（V）反向电流（uA）反向电压（V）0 0.00 0 0.000.2 0.10 0 0.101.0 0.20 0 0.205.0 0.30 0 0.3010.0 0.40 0 0.4030.0 0.50 0 0.5050.0 0.60 0 0.6070.0 0.70 0 0.7080.0 0.80 0 0.8090.0 0.90 0 0.90100.0 1.00 2.5 1.00150.0 1.10 27.1 1.10200.0 1.20 204.3 1.20250.0 1.30 614.7 1.30300.0 1.40 3485.8 1.40350.0 1.50 22382.9 1.50实验分析：根据伏安特性曲线，当二极管正向电压超过其正向击穿电压时，电流会急剧增加。
在正向电流较小时，正向电压与电流呈线性关系。
但当正向电流达到一定值时，二极管会进入饱和状态，使电流增加速度变慢，且电压变化范围也会明显缩小。
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”。
半导体二极管特性的研究实验报告《半导体二极管特性的研究实验报告》摘要：本实验旨在研究半导体二极管的特性，通过实验测量和分析，探讨二极管的正向导通特性和反向截止特性，以及其在电路中的应用。
实验结果显示，半导体二极管具有明显的非线性特性，在正向偏置时呈现出导通状态，在反向偏置时呈现出截止状态。
此外，实验还验证了二极管的整流、稳压和开关功能，为进一步研究和应用提供了基础。
关键词：半导体二极管；特性；正向导通；反向截止；应用引言：半导体二极管是一种常见的电子元件，具有重要的电子学应用价值。
它具有正向导通、反向截止的特性，可用于整流、稳压、开关等电路中。
本实验旨在通过测量和分析半导体二极管的特性曲线，探讨其工作原理和应用特点，为进一步研究和应用提供基础。
实验目的：1. 理解半导体二极管的基本工作原理；2. 测量和分析半导体二极管的正向导通特性曲线；3. 测量和分析半导体二极管的反向截止特性曲线；4. 验证半导体二极管在电路中的整流、稳压和开关功能。
实验原理：半导体二极管是由P型半导体和N型半导体组成的二极管。
在正向偏置时，P 区的空穴和N区的电子被注入到P-N结中，形成少数载流子扩散，导致P-N结两侧的电势差降低，电子和空穴得以结合而消失，P-N结区域的电阻减小，电流得以通过，呈现出导通状态；在反向偏置时，由于P-N结两侧的电势差增大，使得电子和空穴被吸收，P-N结区域的电阻增大，电流几乎为零，呈现出截止状态。
实验装置：1. 半导体二极管；2. 直流电源；3. 电阻箱；4. 示波器；5. 万用表。
实验步骤：1. 连接电路，将半导体二极管接入直流电源，通过电阻箱调节电流大小；2. 测量并记录不同电压下的电流值，绘制正向导通特性曲线；3. 改变电压极性，测量并记录不同电压下的电流值，绘制反向截止特性曲线；4. 将二极管接入不同电路中，验证其整流、稳压和开关功能。
实验结果与分析：通过实验测量和分析，得到了半导体二极管的正向导通特性曲线和反向截止特性曲线。
半导体二极管伏安特性的研究P101【实验原理】1.电学元件的伏安特性在某一电学元件两端加上直流电压，在元件内就会有电流通过，通过元件的电流与其两端电压之间的关系称为电学元件的伏安特性。
一般以电压为横坐标，电流为纵坐标作出元件的电压-电流关系曲线，称为该元件的伏安特性曲线。
对于碳膜电阻、金属膜电阻、线绕电阻等电学元件，在通常情况下，通过元件的电流与加在元件两端的电压成正比，即其伏安特性曲线为一通过原点的直线，这类元件称为线性元件，如图3-1的直线a。
至于半导体二极管、稳压管、三极管、光敏电阻、热敏电阻等元件，通过元件的电流与加在元件两端的电压不成线性关系变化，其伏安特性为一曲线，这类元件称为非线性元件，如图3-1的曲线b、c。
伏安法的主要用途是测量研究非线性元件的特性。
一些传感器的伏安特性随着某一物理量的变化呈现规律性变化，如温敏二极管、磁敏二极管等。
因此分析了解传感器特性时，常需要测量其伏安特性。
图 3–1 电学元件的伏安特性在设计测量电学元件伏安特性的线路时，必须了解待测元件的规格，使加在它上面的电压和通过的电流均不超过元件允许的额定值。
此外，还必须了解测量时所需其他仪器的规格（如电源、电压表、电流表、滑线变阻器、电位器等的规格），也不得超过仪器的量程或使用范围。
同时还要考虑，根据这些条件所设计的线路，应尽可能将测量误差减到最小。
测量伏安特性时，电表连接方法有两种：电流表外接和电流表内接，如图3-2所示。
（a）电流表内接；（b）电流表外接图 3–2 电流表的接法电压表和电流表都有一定的内阻（分别设为R v和R A）。
简化处理时可直接用电压表读数U 除以电流表读数I 来得到被测电阻值R ，即R=U/I ，但这样会引进一定的系统性误差。
使用电流表内接时，R 实测值偏大；使用电流表外接时，R 实测值偏小。
通常根据待测元件阻值及电表内阻，选择合适的电表连接方法以减小接入误差的影响：测量小电阻时常采用电流表外接；测量大电阻时常采用电流表内接。
半导体二极管伏安特性的研究半导体二极管（diode）是一种半导体器件，具有单向导电特性。
它是由P型和N型半导体材料组成的，并且具有正向电压下导通，反向电压下截止的特性。
伏安特性是指在电流和电压之间的关系。
研究半导体二极管的伏安特性可以帮助我们更好地理解和应用这种器件。
首先，我们需要一个实验电路来研究半导体二极管的伏安特性。
一个常见的实验电路是将二极管连接在一个电流源和电压源之间。
当我们改变电压源的输出时，可以测量电路中的电流和电压。
接下来，我们可以通过实验测量电流和电压的关系。
在正向电压下，当电压小于二极管的正向压降时，电流非常小。
当电压增加并超过正向压降时，电流急剧增加，呈指数增长。
这是因为当电压超过正向压降时，电子可以从P区域到N区域移动，并且在内部形成电子-空穴对。
在反向电压下，当电压小于二极管的反向击穿电压时，电流也非常小。
当电压增加并超过反向击穿电压时，电流急剧增加，呈指数增长。
这是因为当电压超过反向击穿电压时，电子可以从N区域到P区域移动，并且在内部形成电子-空穴对。
通过实验数据，我们可以绘制出电流-电压特性曲线，也称为二极管的伏安特性曲线。
这个曲线通常是一个非线性的曲线，正向特性曲线和反向特性曲线可以明显地区分开来。
研究半导体二极管的伏安特性对于设计和应用电路非常重要。
例如，我们可以利用二极管的单向导电特性来设计整流电路，将交流信号转换为直流信号。
此外，在研究伏安特性的过程中，我们还可以得到一些重要的参数，如正向压降、反向击穿电压和反向饱和电流等。
总结起来，研究半导体二极管的伏安特性可以帮助我们更好地理解和应用这种器件。
通过实验测量电流和电压的关系，并绘制伏安特性曲线，我们可以得到重要的参数和信息，以指导电路设计和应用。
半导体二极管的伏安特性
半导体二极管最重要的特性是单向导电性。
即当外加正向电压时，它呈现的电阻（正向电阻）比较小，通过的电流比较大，当外加反向电压时，它呈现的电阻（反向电阻）很大，通过的电流很小（通常可以忽略不计）。
反映二极管的电流随电压变化的关系曲线，叫做二极管的伏安特性，如图10－2所示。
图10－2中右上方为正向伏安特性，左下方为反向伏安特性。
当外加正向电压时，随着电压U的逐渐增加，电流I也增加。
但在开始的一段，由于外加电压很低。
外电场不能克服PN结的内电场，半导体中的多数载流子不能顺利通过阻挡层，所以这时的正向电流极小（见曲线的OA段，该段所对应的电压称为死区电压，硅管的死区电压约为0～0．5伏，锗管的死区电压约为0～0．2伏）。
当外加电压超过死区电压以后，外电场强于PN结的内电场，多数载流子大量通过阻挡层，使正向电流随电压很快增长（曲线中的AB 段）。
当外加反向电压时，所加的反向电压加强了内电场对多数载流子的阻挡，所以二极管中几乎没有电流通过。
但是这时的外电场能促使少数载流子漂移，所以少数载流子形成很小的反向电流（曲线中的OC段）。
由于少数载流子数量有限，只要加不大的反向电压就可以使全部少数载流子越过PN 结而形成反向饱和电流，继续升高反向电压时反向电流几乎不再增大（曲线中的CD段）。
当反向电压增大到某一值（曲
线中的D点）以后，反向电流会突然增大，这种现象叫反向击穿，这时二极管失去单向导电性。
所以一般二极管在电路中工作时，其反向电压任何时候都必须小于其反向击穿时的电压。
实验4 电阻元件伏安特性的测量【实验目的】1．验证欧姆定律；2．掌握测量伏安特性的基本方法；3．学会直流电源、电压表、电流表、电阻箱等仪器的正确使用方法。
【实验仪器】V~特性实验仪1台、专用连接线10根、电源线1根、保险丝(1A，FB型电阻A321已在电源插座中)2根、待测二极管、稳压二极管、小灯泡各2只。
【实验原理】1．电学元件的伏安特性在某一电学元件两端加上直流电压，在元件内就会有电流通过，通过元件的电流与端电压之间的关系称为电学元件的伏安特性。
在欧姆定律R=式中，电压U的单位U⋅I为伏特，电流I的单位为安培，电阻R的单位为欧姆。
一般以电压为横坐标和电流为纵坐标作出元件的电压－电流关系曲线，称为该元件的伏安特性曲线。
图4-1 线性元件的伏安特性图4-2 非线性元件的伏安特对于碳膜电阻、金属膜电阻、线绕电阻等电学元件，在通常情况下，通过元件的电流与加在元件两端的电压成正比关系变化，即其伏安特性曲线为一直线。
这类元件称为线性元件，如图4-1所示。
至于半导体二极管、稳压管等元件，通过元件的电流与加在元件两端的电压不成线性关系变化，其伏安特性为一曲线。
这类元件称为非线性元件，如图4-2所示为某非线性元件的伏安特性。
在设计测量电学元件伏安特性的线路时，必须了解待测元件的规格，使加在它上面的电压和通过的电流均不超过额定值。
此外，还必须了解测量时所需其它仪器的规格(如电源、电压表、电流表、滑线变阻器等的规格)，也不得超过其量程或使用范围。
根据这些条件所设计的线路，可以将测量误差减到最小。
2．实验线路的比较与选择a 电流表内接b 电流表外接图4-3 电流表的内、外接线路在测量电阻R 的伏安特性的线路中，常有两种接法，即图4-3 (a)中电流表内接法和图4-3 (b)中电流表外接法。
电压表和电流表都有一定的内阻(分别设为V R 和A R )。
简化处理时直接用电压表读数U 除以电流表读数I 来得到被测电阻值R ，即I U R /=，这样会引进一定的系统性误差。
电子伏安特性实验报告1. 实验目的通过伏安特性实验，研究半导体材料的电导特性，了解二极管和三极管的伏安特性。
2. 实验原理伏安特性实验是通过对电子器件加上不同的电压，测量电流和电压的关系，从而得到器件的伏安特性曲线。
在本实验中，我们主要研究二极管和三极管的伏安特性。
2.1 二极管的伏安特性二极管是一种半导体器件，特点是只能让电流在一个方向上通过。
在正向偏置时，二极管的电流呈指数上升；在反向偏置时，二极管的电流较小，且近似不变。
2.2 三极管的伏安特性三极管是一种将小电流放大的半导体器件。
它由一个基极、一个集电极和一个发射极组成。
在不同的电压偏置下，三极管的电流增益和电压变化之间存在一定的关系，通过测量这种关系，可以了解三极管的工作状态。
3. 实验器材和方法3.1 实验器材- 二极管（含原理图）- 三极管（含原理图）- 电压源- 电流表- 电压表- 连接线- 多用电表3.2 实验方法1. 按照原理图连接电路，确保电路连接正确。
2. 在供电开关关闭的情况下，将多用电表的旋钮调到电压测量档位。
3. 打开供电开关，调整电压源的电压，记录电流表和电压表的数值。
4. 依次增加电压值，每次增加一定的电压，记录电流和电压的数值。
5. 对三极管也进行相同的实验步骤。
6. 实验结束后，关闭供电开关，断开电路连接。
4. 实验结果与分析4.1 二极管的伏安特性实验记录的数据如下表所示：电压（V）电流（mA）0.2 0.010.4 0.050.6 0.210.8 0.431.0 0.621.2 0.811.4 0.981.6 1.131.8 1.282.0 1.41通过绘制电流-电压图可得到二极管的伏安特性曲线，如下图所示：从图中可以看出，在正向偏置时，二极管的电流随电压的增加而增加，且呈指数增长；在反向偏置时，二极管的电流很小，近似为零。
二极管伏安特性报告(完整版)深圳大学实验报告课程名称：? 大学物理实验（一）实验名称：测量二极管的伏安特性学院：专业：课程编号：组号：指导教师：报告人：学号：实验地点科技楼903实验时间：年月日星期实验报告提交时间：实验目的a．了解晶体二极管的导电特性并测定其伏安特性曲线。
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。
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，然后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，直至伏特表读书为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。
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：.测定正向特性曲线2、测定反向特性曲线五、数据记录：组号：；姓名二极管的正向特性V（V）I（mA）1.9999V（V）I（mA）二极管的反向特性V（V）I（mA）1.99991.80061.60061.40061.20XX年1.00060.80060.60060.40060.20XX年V（V）I（mA）0.10060.05060.02060.0106六、数据处理：1、用坐标纸或计算机分别作出晶体二极管的伏安特性曲线图[正向，反向]；七、实验结论与讨论：八：问答题为什么测量反向伏安特性曲线要进行电流修正?答：因为反向特性曲线此时电压相对正向来说，电压变得很大，电压表分得的电流此时已经增大到可以在电流表上显示出来，因此为了减小实验误差，反向特性曲线应该进行电流修正。
半导体光电二极管伏安特性的实验测定12物理实验第20卷第2期朱世国1)周积骏2)(1)四川大学物理系成都6100642)成都气象学院610041)摘要论述了半导体光电二极管的结构、工作原理、基本性能及其伏安特性实验测定技术.关键词半导体光电二极管伏安特性响应度1半导体光电二极管的结构及工作原理半导体光电二极管与普通的半导体二极管一样,都具有一个p-n 结,但光电二极管在外形结构方面有它自身的特点,这主要表现在光电二极管的管壳上有一个能让光照射入其光敏区的窗口,此外,与普通二极管不同是它经常工作在反向偏置电压状态(如图1a所示)或无偏压状态(如图1b所示).在反向偏置电压状态下,p-n结的空间电荷区的势垒增高、宽度加大、结电阻增加、结电容减小,所有这些均有利于提高光电二极管的高频响应性能.无光照时,反向偏置的p-n结只有很小的反向漏电流,称为暗电流.当有光子能量大于p-n结半导体材料的带隙宽度Eg的光波照射到光电二极管的管芯时,p-n结各区域中的价电子吸收光能后将挣脱价键的束缚而成为自由电子,与此同由电子空穴对统称为光生载流子.在远离空间电荷区(亦称耗尽区)的p区和n区内,电场强度很弱,光生载流子只有扩散运动,它们在向空间电荷区扩散的途中因复合而被消失掉,故不能形成光电流.形成光电流主要靠空间电荷区的光生载流子,因为在空间电荷区内电场很强,在此强电场作用下,光生自由电子空穴对将以很高的速度分别向n区和p区运动,并很快越过这些区域到达电极沿外电路闭合形成光电流,光电流的方向是从二极管的负极流向它的正极,并且在无偏压短路的情况下与入射的光功率成正比,因此在光电二极管的p-n结中,增加空间电荷区的宽度对提高光电转换效率有着密切关系.为此目的,若在p-n结的p区和n区之间再加一层杂质浓度很低以致可近似为本征半导体(用i表示)的i层,就形成了具有p-i-n三层结构的半导体光电二极管,简称PIN管,PIN光电二极管的p-n结除具有较宽的空间电荷区外,还具有很大的结电阻和很小的结电容,这些特点使得PIN管在光电转换效率和高频响应特性等方面与普通光电二极管相比均得到了很大改善.物理实验第20卷第2期132光电二极管的伏安特性根据文献〔1〕,光电二极管的伏-安特性可表示为I=I0〔1-exp(qV/kT)〕+IL(1)其中I0是无光照的反向饱和电流,V是二极管的端电压(正向电压为正,反向电压为负),q为电子电荷,k为波耳兹曼常数,T是结温,单位为K,IL是无偏压状态下光照时的短路电流,它与光照时的光功率成正比.(1)式中的I0和IL均是反向电流,即从光电二极管负极流向正极的电流.根据(1)式,光电二极管的伏安特性曲线如图2所示,对应图1a所示的反偏工作状态,光电二极管的工作点由负载线与第三象限伏安特性曲线的交点确定;对应图1b所示的无偏压工作状态光电二极管的工作点由负载线与第四象限的伏安特性曲线交点确定.由图2可以看出:??IL(2)定义为光电二极管的响应度,单位为??A/??W,这是一个宏观上表征光电二极管光电转换效率R≡的一个重要参数.3)在光电二极管处于开路状态的情况下,光照时产生的光生载流子不能形成闭合的光电流,它们只能在p-n结空间电荷区的内电场作用下,分别堆积在p-n结空间电荷区两侧的n层和p层内,产生外电场,此时光电二极管表现出具有一定的开路电压.不同光照情况下的开路电压就是伏安特性曲线与横坐标轴交点所对应的电压值,由图2可见,光电二极管的开路电压与入照光功率也是呈非线性关系.4)反向偏压状态下的光电二极管,由于在很大的动态范围内其光电流与偏压和负载电阻几乎无关,故在入照光功率一定时可视为一个恒流源;而在无偏压工作状态下光电二极管的光电流随负载电阻变化很大,此时它不具有恒流源性质,只起光电池作用.光电二极管的响应度R值与入照光波的波长有关.本实验中采用的硅光电二极管,其光谱响应波长在0.4～1.1??m之间,峰值响应波长在0.8～0.9??m范围内.在峰值响应波长下,响应度R的典型值在0.25～0.5??A/??W的图2光电二极管的伏安特性曲线及工作点的确定范围内.3光电二极管伏安特性的测定方法测定光电二极管在第三象限内伏安特性的电路如图3所示.其中LED是发光中心波长与被测光电二极管的峰值响应波长很接近的GaAs半导体发光二极管,在这里它作光源使用,其光功率由称为尾纤的光导纤维输出.由IC1为主构成的电路是一个电流-电压变换电路,它的作用是把流过光电二极管的反向光电流Io转换成由IC1输出端C 点的输出电压Vo,它与光电流成正比.整个测试电路的工作原理依据如下:由于IC1的反相输入端具有很大的输入阻抗,光电二极管受光照时产生的光电流1)光电二极管即使在无偏压或反向偏压的工作状态下,也有反向电流流过,这与普通二极管只具有单向导电性相比有着本质的差别,认识和熟悉光电二极管的这一特点对于在光电转换技术中正确使用光电器件具有十分重要意义.2)反向偏压工作状态下,在外加电压E和负载电阻RL的很大变化范围内,光电流与入照的光功率均具有很好的线性关系;无偏压工作状态下,只有RL较小时光电流才与入照光功率成正比,RL增大时,光电流与光功率呈非线性关系.无偏压状态下,短路电流与入照光功率的关系称为光电二极管的光电特性,这一L14物理实验第20卷第2期降Vcb=RfI.另外,又因IC1具有很高的开环电压增益,反相输入端具有与同相输入端相同的零电位,故IC1的输出电压Vo为Vo=RfIo光电流I.(3)电探头间的光耦合最佳(在以后的测量过程中注意保持这一最佳耦合状态不变).然后调节W1使毫安表指示从零逐渐增加,每增加10mA读取一次光功率计的示值,直到100mA为止.列表记录下测量数据,根据测量数据用直角坐标纸描绘LED的电光特性曲线,并根据这一曲线在LED工作电流从0～100mA的变化范围内查出光功率均分的5个工作点对应的驱动电流值,为以后论述方便起见,对这五个电流值分别标以I1,I2,I3,I4和I5.已知Rf后,就可根据上式由Vo计算出相应的图3光电二极管第三象限伏安特性的测定在图3中,为了使被测光电二极管能工作在不同的反向偏压状态下,设置了由W2组成的分压电路.光电二极管第四象限伏安特性曲线的测试电路如图4示.在测完一条第三象限的伏安特性曲线后,保持LED驱动电流不变,调节电阻箱,改变光电二极管的负载电阻RL,使它的端电压从0逐渐增加,每增加50mV,记录下相应的RL值和IC2的输出电压Vo,则可由关系式I=Vo/RL 算出相应的光电流I.图5LED电光特性的测定2)测定光电二极管的伏安特性曲线测量LED的工作电流为0,I1～I5时所对应的六种光照情况下光电二极管的伏安特性曲线.测量前首先需进行LED尾纤与被测光电二极管间最佳光耦合的调节.对于每条曲线,先按图3示的电路进行第三象限曲线的测量,测量时,调节W2使被测二极管的反偏电压从10～0V的范围内变化,从10V开始,每减少1V用数字毫伏表测量一次IC1输出电压Vo值,根据这一电压值由(3)式即可算出相应的光电流I,在测完一条第三象限的伏安曲线后,保持ILED不变,按图4所示电路和前面所述的方法测量同一曲线的第四象限内的线段.3)根据实验数据,在直角坐标纸上描绘出被测光电二极管在第三、四象限内的以上六条伏安特性曲线及光电特性曲线,并由光电特性曲线计算出被测光电二极管在峰值波长下的响应度R值.5参考文献1吕斯骅,朱印康主编.近代物理实验技术(Ⅰ).高等教育出版社,1991图4光电二极管第四象限伏安特性曲线的测定4实验内容以下实验内容所需的仪器和设备除ZX21型电阻箱外,其余部分均包括在由四川大学物理系研制的MOE-A型光电二极管伏安特性测试仪中,有关该仪器的使用方法见其说明书.1)测定LED的电光特性曲线LED的电光特性是指其输出光功率P 与工作电流ID之间的关系,其测量电路如图5所示.测量前应把LED的尾纤插入光功率计的光。
实验3 半导体二极管伏安特性的研究半导体二极管是一种简单的电子元件，广泛应用于各种电子设备中。
它具有可控阻抗、低失调及低噪声的特点，是电路的重要组成部分。
另外，它的特性还可以通过伏安特性来表示。
实验3是半导体二极管伏安特性的研究。
实验3采用典型的水平式直流工作，使用电子学专用台架安装正向和反向稳压电源，并将正向和反向电流传感器安装在直流电源和二极管之间，通过电子学仪表连接相应仪器来测量正向电流和反向电流。
将二极管安装在台座上，一般被称作二极管座，用带有绝缘手柄的螺钉接触给二极管上桥，使用双表头电源的稳定直流电压依次给二极管配电，然后根据实验计算出正向电流和反向电流，从而绘制出伏安曲线。
实验中，以正向和反向稳压电源调节器中输出的电压为横坐标，以电流传感器测得的正向电流和反向电流值分别为纵坐标，绘制出的一张曲线就是二极管的伏安曲线，其解释伏安曲线的特点，如截距、正向电流、反向电流，有助于理解半导体二极管的工作原理。
根据实验3的结果，正向电流随着正向和反向稳压电源的调节而变化，而反向电流亦然。
当正向电压恒定为固定值时，正向电流呈现单调递增趋势。
而当反向电压恒定时，反向电流呈现一个凹槽状的特性，在此凹槽上正向电流保持恒定，即转折点，这是二极管的特性之一。
而实验中，用制表法表示时，转折点的值为正向电压和反向电流之和，即转折电压。
本实验可以测试出二极管的特性，由此可以得出该二极管的伏安曲线，从而分析和推断其工作原理。
研究半导体二极管伏安特性，不仅解释二极管的工作原理，而且可以用来设计和分析有关半导体电路中的工作逻辑等，具有重要意义。
半导体二极管伏安特征的研究半导体二极管伏安特征的研究P101【实验原理】1.电学元件的伏安特征在某一电学元件两端加上直流电压，在元件内就会有电流经过，经过元件的电流与其两端电压之间的关系称为电学元件的伏安特征。
一般以电压为横坐标，电流为纵坐标作出元件的电压 -电流关系曲线，称为该元件的伏安特征曲线。
对于碳膜电阻、金属膜电阻、线绕电阻等电学元件，在平时状况下，经过元件的电流与加在元件两端的电压成正比，即其伏安特征曲线为一经过原点的直线，这种元件称为线性元件，如图 3-1 的直线 a。
至于半导体二极管、稳压管、三极管、光敏电阻、热敏电阻等元件，经过元件的电流与加在元件两端的电压不行线性关系变化，其伏安特征为一曲线，这种元件称为非线性元件，如图3-1 的曲线 b、 c。
伏安法的主要用途是丈量研究非线性元件的特征。
一些传感器的伏安特征跟着某一物理量的变化体现规律性变化，如温敏二极管、磁敏二极管等。
所以解析认识传感器特征时，常需要丈量其伏安特征。
图 3 – 1 电学元件的伏安特征在设计丈量电学元件伏安特征的线路时，一定认识待测元件的规格，使加在它上边的电压和经过的电流均不超出元件同意的额定值。
其余，还一定认识丈量时所需其余仪器的规格（如电源、电压表、电流表、滑线变阻器、电位器等的规格），也不得超出仪器的量程或使用范围。
同时还要考虑，依据这些条件所设计的线路，应尽可能将丈量偏差减到最小。
丈量伏安特征时，电表连接方法有两种：电流表外接和电流表内接，如图3-2 所示。
（a）电流表内接；（ b）电流表外接图 3 – 2 电流表的接法电压表和电流表都有必定的内阻（分别设为R v和 R A）。
简化办理时可直接用电压表读数 U 除以电流表读数I 来获得被测电阻值R，即 R=U/I ，但这样会引进必定的系统性偏差。
使用电流表内接时，R 实测值偏大；使用电流表外接时，R 实测值偏小。
平时依据待测元件阻值及电表内阻，选择适合的电表连接方法以减小接入偏差的影响：丈量小电阻常常采纳电流表外接；丈量大电阻常常采纳电流表内接。
半导体二极管的伏安特性及温度特性测绘【实验目的】1、学习伏安法测量电阻的正确接线方法；2、掌握测量半导体二极管的正、反特性电表内接与外接的方法和意义；3、通过作P-N 结的伏安特性曲线，学会正确的作图方法，特别是坐标轴比例的正确选取。
【实验原理】半导体二极管的伏安特性：对于某种电子元件，在温度不变的情况下，若改变其加在两端的电压值U 大小，电流值I 也会随之而变化。
以电压U为横坐标，电流I 为纵坐标，可得到一条曲线，此即这种电子元件的“伏安特性曲线”。
对于通常的金属导体而言，伏安特性曲线是一条直线，这一类元件我们称之为“线性元件”。
还有就是像我们实验中用到的半导体二极管一样，其伏安特性曲线不是直线，我们称之为“非线性元件”，也就是说，它们的电阻不是一个确定值，其数值与所加电压有关系。
如右图是一个普通硅二极管的伏安特性曲线：而本实验也将利用伏安法来测绘一个二极管的正、反向特性曲线。
半导体二极管的温度特性：对于通常的金属导体温度特性，其关系符合以下式子：()⋅⋅⋅++++=3201t t t R R t γβα （1）式中t R 对应温度t 时候的电阻，在低温区域，二次项及以上项很小，可以忽略不计，因此可近似的认为电阻和温度之间是一种线性关系。
半导体材料则不同，它们具有比较复杂的电阻温度关系，其原因是因为它的导电机制较为复杂。
一般而言，在高温区域，半导体具有负的电阻温度系数，此时的特性可用指数函数来描述：T B A R t exp = （2）但在一段温度区域，可近似认为电阻和温度之间符合线性关系，大部分半导体其电阻温度系数为负值。
本实验拟采用惠斯通直流单电桥法来测定不同温度下的二极管阻值，并绘制其电阻-温度特性曲线。
210R R R R x = （3）【实验仪器】磁电式电压表、数字式电压表、毫安表、微安表、电阻箱、滑线变阻器、直流稳压电源、待测二极管【实验内容】1、测绘二极管正向特性：电源E=3V,注意管子的额定正向电流，记录指针式电压表所用挡的内阻：)/500(1500V R inside ΩΩ=并分别利用磁电式电压表和数字式电压表各测一次，需要绘制出三条曲线：分别是磁电式仪表、数字式仪表和用磁电式仪表的电压表修正数据绘制的三条曲线。
半导体二极管伏安特性的研究
P101
【实验原理】
1.电学元件的伏安特性
在某一电学元件两端加上直流电压，在元件内就会有电流通过，通过元件的电流与其两端电压之间的关系称为电学元件的伏安特性。
一般以电压为横坐标，电流为纵坐标作出元件的电压-电流关系曲线，称为该元件的伏安特性曲线。
对于碳膜电阻、金属膜电阻、线绕电阻等电学元件，在通常情况下，通过元件的电流与加在元件两端的电压成正比，即其伏安特性曲线为一通过原点的直线，这类元件称为线性元件，如图3-1 的直线a。
至于半导体二极管、稳压管、三极管、光敏电阻、热敏电阻等元件，通过元件的电流与加在元件两端的电压不成线性关系变化，其伏安特性为一曲线，这类元件称为非线性元件，如图3-1 的曲线b、c。
伏安法的主要用途是测量研究非线性元件的特性。
一些传感器的伏安特性随着某一物理量的变化呈现规律性变化，如温敏二极管、磁敏二极管等。
因此分析了解传感器特性时，常需要测量其伏安特性。
图 3–1 电学元件的伏安特性
在设计测量电学元件伏安特性的线路时，必须了解待测元件的规格，使加在它上面的电
压和通过的电流均不超过元件允许的额定值。
此外，还必须了解测量时所需其他仪器的规格（如电源、电压表、电流表、滑线变阻器、电位器等的规格），也不得超过仪器的量程或使用范围。
同时还要考虑，根据这些条件所设计的线路，应尽可能将测量误差减到最小。
测量伏安特性时，电表连接方法有两种：电流表外接和电流表内接，如图3-2 所示。
（a）电流表内接；（b）电流表外接
图 3–2 电流表的接法
电压表和电流表都有一定的内阻（分别设为R v和R A）。
简化处理时可直接用电压表读
数U 除以电流表读数I 来得到被测电阻值R，即R=U/I，但这样会引进一定的系统性误差。
使用电流表内接时，R 实测值偏大；使用电流表外接时，R 实测值偏小。
通常根据待测元件阻值及电表内阻，选择合适的电表连接方法以减小接入误差的影响：测量小电阻时常采用电流表外接；测量大电阻时常采用电流表内接。
如果已知电压表和电流表的内阻，利用下列公式可以对被测电阻R 进行修正。
当电流表内接时：
当电流表外接时：R =
U
-R
I A
（3-1）
1
=
I
-
1
R U R
V
测量电学元件特性应注意以下几点：
（3-2）
(1)要了解元件的有关参数、性能特点，实验中应保证元件安全使用、正常工作。
加在元件上的电压及通过它的电流都应小于其额定数值。
(2)安排测量电路时，电位器（或滑线变阻器）电路的选择应考虑到调节方便，能满足测量范围的要求。
实验中经常采用分压电路，电路图见图3-3。
为调节方便，一般电位器阻值应小于负载电阻，但是电位器阻值过小会加重电源的负担。
如细调程度不够，可以采用两个电位器组成二级分压（或限流）电路或粗、细调电路。
图 3–3 分压电路
(3)使用指针式电表选取电表量程时，既要注意测量值不得超量程以保证仪表安全，又要使读数尽可能大以减小读数的相对误差。
测量前应注意观察记录电表的机械零点。
如零点不对，可小心调节调零螺丝，或记下零点值，进行系统误差修正。
(4)确定测量范围时，既要保证元件安全，又有覆盖正常工作范围，以反映元件特性。
根据测量范围选定电源电压。
(5)合理选取测量点可以减小测量值的相对误差。
测量非线性元件时，选择变化较大的物理量作为自变量较为方便，可以等间隔取测量点，在测量值变化较大时可适当增加测量点。
(6)在正式测量之前，应对被测元件进行粗测，以大致了解被测元件特性、物理规律及变化范围，然后再逐点测量。
【实验内容和要求】
1.测量普通二极管的正向伏安特性
正向伏安特性采用电流表外接法，测量一个硅普通二极管的正向伏安特性。
实验时，根
据实验验需要自行调节电阻（或电源输出电压）大小，电流表，电压表选择合适的量程。
从零开始逐渐增加电源电压，读取二极管两端电压值U 和流过它的电流值I，测量范围U D：0~0.80V，I D：0~150mA。
起始阶段，测量点电压间隔0.1V；电流显著上升阶段，测量点间隔0.02V。
将全部测量数据填入下列数据表格中（表格中的电压用指针式电压表3V 档位测量），并对电压表引入
的系统误差进行修正，I 为电流表读数，I D
读数减去零点读数（一般需要调零）。
数据记录：
待测元件：，型号。
为修正后的电流I D=I -
U
D -I
R
V
，U D为电压表
电压表：型号，准确度等级为，档位为V，仪器误差限为，内阻R V 为，零点读数= 。
电流表：型号，准确度为；量程为mA 的内阻为；零点读数
2.测量普通二极管的反向伏安特性
反向伏安特性采用电流表内接法，根据实验需要自行调节电阻的大小，电流表、电压表选择合适的量程。
测量范围U D：0~-5V，测量点间隔0.5V。
一共测读10 组数据，将全部测量数据填入自拟的数据表格（参考上表）中，因为二极管的反向电阻远远大于电流表的内阻，故电流表引入的系统误差可以忽略。
反向伏安特性如采用电流表外接法，必须考虑电压表内阻分流引起的系统误差。
3 .数据处理
绘制普通二极管正反向伏安特性曲线，正反向坐标可取不同的单位长度。
从曲线求1）门槛电压U th，2）分别求5mA,30mA 处直流电阻R D。
通过本实验，加深对二极管单向导电特性的理解。
