二极管伏安特性(精)

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。

二极管的伏安特性伏安特性是指加在二极管两端的电压u与流过二极管的电流，之间的关系，即，I=f(U)。

2CPl2(普通型硅二极管)和2AP9(普通型锗二极管)的伏安特。

(1)正向特性。

二极管伏安特性曲线的第一象限称为正向特性，它表示外加正向电压时二极管的工作情况。

在正向特性的起始部分，由于正向电压很小，外电场还不足以克服内电场对多数载流子的阻碍作用，正向电流几乎为零，这一区域称为正向二极管的伏安特性曲线死区，对应的电压称为死区电压。

硅管的死区电压约为0．5V，锗管的死区电压约为0.2V。

当正向电压超过某一数值后，内电场就被大大削弱，正向电流迅速增大，二极管导通，这一区域称为正向导通区。

二极管一旦正向导通后，只要正向电压稍有变化，就会使正向电流变化较大，二极管的正向特性曲线很陡。

因此，二极管正向导通时，管子上的正向压降不大，正向压降的变化很小，一般硅管为o．7V左右，锗管为0．3V左右。

因此，在使用二极管时，如果外加电压较大，一般要在电路中串接限流电阻，以免产生过大电流烧坏二极管。

(2)反向特性。

二极管伏安特性曲线的第三象限称为反向特性，它表示外加反向电压时二极管的工作情况。

在一定的反向电压范围内，反向电流很小且变化不大，这一区域称为反向截止区。

这是因为反向电流是少数载流子的漂移运动形成的；一定温度下，少子的数目是基本不变的，所以反向电流基本恒定，与反向电压的大小无关，故通常称其为反向饱和电流。

当反向电压过高时，会使反向电流突然增大，这种现象称为反向击穿，这一区域称为反向击穿区。

反向击穿时的电压称为反向击穿电压，用％R表示。

各类二极管的反向击穿电压从几十伏到几百伏不等。

反向击穿时，若不限制反向电流，贝,J--极管的PN结会因功耗大而过热，导致PN结烧毁。

二极管的伏安特性及主要参数 - 电子元器件1、伏安特性表达式二极管是一个非线性器件，其伏安特性的数学表达式为当，且时，；当，且时，。

在室温下，。

由此可看出二极管具有单向导电的特性。

2、伏安特性曲线二极管的伏安特性曲线如图1所示。

图 1 二极管的伏安特性曲线正向特性：小于死区电压（硅管是0.5V，锗管是0.1V）时，。

正向部分的开头阶段电流增加的比较慢。

在电流比较大时，二极管两端的电压随电流变化很小，称为导通电压（硅管：0.7V，锗管：0.3V）。

反向特性：当反向电压，且小于时，，反向饱和电流很小。

当反向电压的确定值达到后，反向电流会突然增大，二极管反向击穿。

击穿后，当反向电流在很大范围内变化时，二极管两端的电压几乎不变，击穿后的反向特性有稳压性。

击穿电压低于4伏的击穿主要是齐纳击穿；击穿电压大于6伏的击穿为雪崩击穿；击穿电压介于4伏与6伏之间时，两种击穿都可能发生，也可能同时发生。

二极管发生反向击穿时，假如回路中的限流电阻能将反向电流限制在允许的范围内，二极管不会损坏。

当反向电压降低后，管子仍可以恢复到原来的状态，这就是电击穿。

假如限流电阻太小，使反向电流超过其允许值，则二极管会发生热击穿，造成永久性损坏。

3、温度对二极管特性的影响温度上升时，二极管的正向伏安特性曲线左移，正向压降减小；温度每上升1℃，正向电压降将降低2~2.5mV。

二极管的反向饱和电流也随温度的转变而转变，当温度每上升10 ℃左右时，反向饱和电流将将增大一倍。

击穿电压也受温度的影响，击穿电压小于4伏时，有负的温度系数；击穿电压大于6伏时，有正的温度系数；击穿电压介于4伏与6伏之间时，温度系数较小。

4、主要参数二极管的主要参数有：①额定整流电流IF ；②反向击穿电压U(BR)；③最高允许反向工作电压UR；④反向电流IR；⑤正向电压降UF；⑥最高工作频率fM。

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。

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。

二极管伏安特性曲线的研究一、设计目的电路中有各种电学元件，如晶体二极管和三极管，光敏和热敏元件等。

人们通常需要了解它们的伏安特性，以便正确的选用它们。

通常以典雅为横坐标，电流为纵坐标作出元件的电压——电流关系曲线，叫做该元件的伏安特性曲线。

该设计通过测量二极管的伏安特性曲线，了解二极管的导电性的实质，使我们在设计电路时能够准确的选择二极管。

二、设计原理1、二极管的伏安特性（1）二极管的伏安特性方程为：式中，Is为反向饱和电流，室温下为常数；u为加在二极管两端电压；UT 为温度的电压当量，当温度为室温27℃时，UT≈26mV。

当PN结正向偏置时，若u≥UT，则上式可简化为：IF≈ISeu/UT。

当PN结反向偏置时，若︱u︱≥UT，则上式可简化为：IR≈－IS。

可知- IS 与反向电压大小基本无关，且IR越小表明二极管的反向性能越好。

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，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其导通电压时，电流急剧增加，二极管导通后，电压少许变化，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、2所示。

图1锗二极管伏安特性图2硅二极管伏安特性2、二极管的伏安特性曲线下面我们以锗管为例具体分析，其特性曲线如图3所示，分为三部分：图3 半导体二极管(硅管)伏安特性：(a)正向特性①OA段为死区，此时正偏电压称为死区电压Uth，硅管0.5V，锗管0.1V。

②AB段为缓冲区。

③BC段为正向导通区。

当u≥Uth时，二极管才处于完全导通状态，导通电压UF基本不变。

硅管为0.7~0.8V,一般取0.7V，锗管为0.2~0.3V，通常取0.2V。