稳压二极管的伏安特性

XXXXXX大学物理设计性实验测定稳压二极管的伏安特性曲线设计报告姓名：XX学号：2009XXXX专业：XXXXX班级：XXXX学院：XXXXXX指导老师：XXX2010年12月9日一、题目选择电路中二极管的应用比比皆是，有整流二极管、开关元件、限幅元件、继流二极管、变容二极管、稳压二极管等多种类型。

为了进一步了解二极管的工作原理，首先要了解它们的伏安特性曲线。

本实验通过对二极管伏安特性曲线的测定，了解二极管的单向导电性的实质。

二、实验原理1、原理及基础知识二极管是常见的非线性元件，其伏安特性曲线如图所示：当对二极管加上正向偏置电压，则有正向电流流过二极管，且随正向偏置电压的增大而增大。

开始电流随电压变化较慢，而当正向偏压增到接近二极管的导通电压，电流明显变化。

在导通后，电压变化少许，电流就会急剧变化。

当加反向偏置电压时，二极管处于截止状态，但不是完全没有电流，而是有很小的反向电流。

该反向电流随反向偏置电压增加得很慢，但当反向偏置电压增至该二极管的击穿电压时，电流剧增，二极管PN结被反向击穿。

2、通过对二极管不同电压下电流的测定，得出一系列电压和电流的数值，在坐标纸上作出U-I曲线,从而得出二极管的伏安特性曲线，进一步形象的认识二极管的单向导电性。

由此分析可知，能够达到精度、范围、功能的要求。

3、可行性分析运用所学过的电学实验的基础知识（电桥法测电阻、伏安法测电阻等），采用实验室已有的电学实验元器件（直流电源、电压表、电流表、滑线变阻器等），设计出一个测定二极管伏安特性曲线的电路。

通过对实验电路的控制，得出一系列电压和电流值，从而绘制二极管的伏安特性曲线。

三、方案设计测定非线性电阻可采用伏安法、电桥法、电势差计法、非平衡电桥法等，现对伏安法、非平衡电桥法进行介绍，进行比较之后选用一种合适的方法来测定二级管的伏安特性曲线。

1、 伏安法伏安法测二极管的伏安特性曲线，测量电路图如图所示：图（a ）是测定二极管正向导通状态的伏安特性曲线的电路。

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。

稳压二极管伏安特性曲线的测绘实训报告实训小组： 姓名： 实训地点： 实训时间： 一、实验目的1、 掌握二极管伏安特性的测量方法。

2、 通过测绘稳压二极管的正向特性去曲线及反向特性曲线，加深理解二极管的单向导电性和稳压二极管的稳压性能。

二、实验线路实验线路如图所示：+ - 三、实验器材 1、直流稳压电源；R P R V 2、电阻器、电位器、稳压二极管； 10K Ώ 100Ώ 2CW 3、万用表；V G 4、直流毫安表；5、直流微安表；-B 6、直流电压表(a) 四、实验内容及步骤1、测量二极管的特性+ - ①按实验图a 接好线路并复 查一次。

R P R V ②调节稳压电源输出直流电 10K Ώ 100Ώ 2CW 压为5V ，接入实验电路，“+”接 V G A ，“-”接B 。

③调节R P 使二极管反向电压 -B V D 依次偎实验表1所示数值，并 (b) 读出相应的各正向电流I D ，填入表中。

V D /V 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 I D /mA2、 测量二极管的反向特性①把实验图a 线路中的直流毫安表换成直流微安表，将稳压二极管方向接入电路， 调节稳压电源使输出电压为15Ｖ，接入电路，保持ＶＡＢ＝１５Ｖ。

②调节ＲＰ是二极管反向电压ＶＤ依次为实验表２所示数值（对于二极管而言是反 ＤV D /V－２.５ －５ －７.５ －１０ －１２.５ －１５ I D /mA ３、绘制被测稳压二极管伏安特性曲线（写到试卷反面）画入正、反向伏安特性曲线五、思考题１、如将稳压二极管换成普通二极管，能否用同样的实验方法测绘他的伏安特性曲线？ ２、测普通二极管方向特性曲线时，应注意什么？V mAV μΑ。

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。

稳压二极管的伏安特性和等效电路利用二极管反向击穿特性实现稳压。

稳压二极管稳压时工作在反向电击穿状态。

由二极管的特性曲线可知，当二极管反向击穿时，流过二极管的电流急剧增大，但二极管两端的电压几乎保持不变。

利用二极管的这一特性，采纳特别工艺制成在反向击穿状态下工作而不损坏的二极管，就是稳压管。

如图1所示。

稳压管在电路中常用符号DZ 表示。

(a)伏安特性(b)符号和等效电路图1 稳压管的伏安特性和等效电路当反向电压增大到击穿电压UZ时，反向电流IZ将急剧增加。

击穿电压UZ为稳压管的工作电压，IZ为稳压管的工作电流。

稳压管主要有2CW和2DW两个系列，其参数如表1所示。

表1 稳压管的主要参数型号举例参数2CW7C2DW7C2DW151参数意义稳定电压UZ/V5～6.56～6.5440～510 UZ是稳压管正常工作时两端的电压值。

可依据实际需要在半导体器件手册中选用稳定电流IZ/mA 10105 IZ是稳压管工作在稳压状态时的参考电流。

原则上IZminIZIZmax。

IZmin是稳压管能够正常稳压所必需的最小工作电流，电流低于此值时稳压效果变坏，甚至不稳定。

IZmax是稳压管能够正常稳压的最大工作电流，电流高于此值时会因PN结温度过高而损坏最大耗散功率Pzm/W0.250.210 稳压管个最大工作电流IZmax与稳压管两端电压UZ的乘积称为稳压管的最大耗散功率PZM。

稳压管的功耗PZ(稳压管的工作电流IZ与稳压管的两端电压UZ的乘积即为PZ)超过PZM时会因PN结温度过高而损坏稳压管动态电阻rD/Ω3010800 稳压管工作在稳压区内，端电压的变化量与端电流的变化量的比△UZ/△IZ，即为动态电阻rD。

rD越小，即稳压管的特性越好电压温度系数a/(10-4/△)-3～+50.0512 温度每变化1△引起的稳定电压UZ的变化值。

通常UZ5V时具有负温度系数，UZ7V时具有正温度系数，5VUZ7V时温度系数最小，所以一些精密稳压常取UZ-6V左右的稳压管，并用正温度系数和负温度系数的两种稳压管串联组成温度补偿稳压管由于稳压管反向电流小于IZMIN时，稳压管工作不稳定，大于IZMAX 时会因超过最大耗散功率PZM而损坏，所以稳压管电路中必需串联一个电阻来限制电流，以保证稳压管正常工作，该电阻称为限流电阻。

用示波法显示稳压二极管的伏安特性曲线实验者:xxx；（班级：xxx；学号：xxx）【摘要】利用示波器检测电阻伏安特性。

按照二极管伏安特性曲线显示的原则接法（见下图a），连接好电路，然后调整示波器和函数信号发生器，最后用示波器的X-Y方式显示稳压二极管的伏安特性曲线。

【关键词】二极管，示波器，伏安特性曲线，测量【概要】二极管是现代电子线路中的重要元件，所以了解它的伏安特性对分析电路非常重要。

而示波器是一种用途较广的电子仪器，它特别适用于观察瞬时变化过程，能把待测量以图象(波形)形式显示出来。

因此，用示波器可以一目了然地观察信号特征，可以直接测定电压的大小。

此外，凡一切可以转换成电压的电学量（如电流，阻抗和功率），非电学量（如温度，位移，速度，压力，光强，磁场和频率）都可以用示波器进行测量。

电路中有各种电学元件，如碳膜电阻、线绕电阻、晶体二极管和三极管、光敏和热敏元件等。

人们常需要了解它们的伏安特性，以便正确的选用它们。

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

如果元件的伏安特性曲线是一条直线，说明通过元件的电流与元件两端的电压成正比，则称该元件为线性元件（例如碳膜电阻）；如果元件的伏安特性曲线不是直线，则称其为非线性元件（例如晶体二极管、三极管）。

本实验通过测量二极管的伏安特性曲线，了解二极管的单向导电性的实质。

设计实验用示波器显示稳压二极管的伏安特性曲线，将二极管的电压U加到示波器的“X轴输入”端，将二极管的电流转化为电压后加到示波器的“Y轴输入”端，从而在示波器屏上得到伏安特性曲线图象，直观的显示二极管的伏安特性。

【实验原理】晶体二极管为一个由P型半导体和N型半导体形成的P-N结，在其界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建电场。

当不存在外加电压时，由于P-N 结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。

当外界有正向电压偏置时，外界电场和自建电场的互相抑消作用使载流子的扩散电流增加引起了正向电流。

普通的⼆极管与稳压⼆极管的区别？稳压⼆极管和普通⼆极管都有单向导电特性，但是稳压⼆极管⼯作在反向击穿状态，⽽普通⼆极管反向击穿时将损坏。

下⾯分别介绍⼀下普通⼆极管的特性和稳压⼆极管的特性。

⼀、普通⼆极管的特性1、普通⼆极管的伏安特性如下图所⽰，给普通⼆极管加上的正向电压⼩于⼀定值时，正向电流很⼩，当正向电压达到⼀定程度（起始电压）后，正向电流迅速正⼤，此时正向电压增⼤⼀点，正向电流增⼤很多。

给普通⼆极管加的反向电压⼩于⼀定值（反向击穿电压）时，反向电流始终很⼩，当所加的反向电压达到⼀定值后，反向电流迅速增⼤，⼆极管处于电击穿状态。

2、电击穿电击穿不是永久性的击穿，将加在⼆极管上的反向电压去掉后，它仍能恢复正常特性。

3、热击穿热击穿是永久性的击穿，当⼆极管较长时间处于击穿状态时，由于流过⼆极管的反向电流很⼤，管内的PN结因发热⽽损坏，此时去掉反向电压也不会恢复。

4、单向导电⼆极管最基本和最重要的特性是单向导电特性。

如下图所⽰。

5、⼆极管正向压降基本不变6、⼆极管正向电阻⼩、反向电阻⼤下图是⼆极管的正向电阻和反向电阻等效电路。

7、⼆极管开关特性利⽤⼆极管正向电阻和反向电阻相差很⼤的特性，可以将⼆极管作为电⼦开关器件，也就是常说的⼆极管开关电路。

下图所⽰是⽽激光开关特性等效电路。

⼆、稳压⼆极管特性稳压⼆极管也称齐纳⼆极管，或称反向击穿⼆极管。

稳压⼆极管⼯作在反向击穿状态（普通⼆极管反向击穿时将损坏）。

当稳压⼆极管⼆极管反向电压达到⼀定数值时，反向电流突然增⼤，稳压⼆极管进⼊击穿区，但是他并不损坏，⽽是进⼊正常⼯作状态，这⼀点是与普通⼆极管最⼤不同之处。

在稳压⼆极管进⼊这⼀⼯作状态后，即使反向电流在很⼤范围内变化，稳压⼆极管两端的反向电压也能基本保持不变，这就是稳压⼆极管的稳压特性。

当然，如果反向电流继续增⼤到⼀定数值后，稳压⼆极管则会被彻底击穿⽽损坏。

实验1二极管伏安特性曲线的测试
一、实验目的：
学会使用电流表和电压表（或万用表）测试二极管的伏安特性。

二、实验器材
稳压电源、万用表（两个）、二极管（IN4007、2AP9）、电位器、电阻、实验电路板。

三、实验内容和步骤
1、测试二极管的正向特性
（1）按实验线路图1连接好电路。

（2）接通电源，调节R1的值，按表1所列的数据逐渐增大二极管两端的电压。

测出对应的流过二极管的正向电流R,把测量结果填入表1中
（3）按表1中记录数据，在直角坐标系上逐点描出两种二极管的正向特性曲线。

+vcc
Ip-0-=~~□——-
RyIk 51Ω立⑦+
D1
图1
2、测试二极管的反向特性
（1）按实验线路图2连接好电路（电压表与二极管并联）
（2）输出电压从OV开始起调，按每2V间隔依次提高加在二极管两端的反向电压，并测量不同反压时的反向漏电流并将其数据记入表2中（测量时要注意万用表的量程和极性）。

（3）按表2中记录数据，在同一个直角坐标系上描出两种二极管的反向特性曲线。

+VCC riγ1-@>ξ~~。

齐纳二极管(稳压二极管)工作原理与主要参数齐纳二极管也叫稳压二极管.一般二极管处于逆向偏压时，假设电压超过PIV(逆向峰值电压)值时二极管将受到破坏，这是因为一般二极管在两端的电位差既高之下又要通过大量的电流，此时所产生的功率所衍生的热量足以使二极管烧毁。

齐纳二极管就是专门被设计在崩溃区操作，是一个具有良好的功率散逸装置，可以当做电压参考或定电压组件。

假设利用齐纳二极管作为电压调节器，将使附载电压保持在Vz附近且几乎唯一定值，不受附载电流或电源上电压变动影响。

一般二极管之崩溃电压，在制作时可以随意加以控制，所以一般齐纳二极管之崩电压(Vz)从数伏特至上百伏特都有。

一般齐纳二极管在特性表或电路上除了标住 Vz外，均会注明Pz也就是齐纳二极管所能承受之做大功率，也可由Pz=Vz*Iz换算出奇纳二极管可通过最大电流Iz。

dz3w上有个在线计算器,电路设计时可以用来计算稳压二极管的相关参数.齐纳二极管工作原理齐纳二极管主要工作于逆向偏压区，在二极管工作于逆向偏压区时，当电压未达崩溃电压以前，二极管上并不会有电流产生，但当逆向电压到达崩溃电压时，每一微小电压的增加就会产生相当大的电流，此时二极管两端的电压就会保持于一个变化量相当微小的电压值(几乎等于崩溃电压)，下列图为齐纳二极管之电压电流曲线，可由此应证上述说明。

齐纳二极管(又叫稳压二极管)它的电路符号是:此二极管是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件.在这临界击穿点上,反向电阻降低到一个很少的数值,在这个低阻区中电流增加而电压那么保持恒定,稳压二极管是根据击穿电压来分档的,因为这种特性,稳压管主要被作为稳压器或电压基准元件使用.其伏安特性,稳压二极管可以串联起来以便在较高的电压上使用,通过串联就可获得更多的稳定电压。

在通常情况下，反向偏置的PN结中只有一个很小的电流。

这个漏电流一直保持一个常数，直到反向电压超过某个特定的值，超过这个值之后PN结突然开场有大电流导通〔图 1.15〕。

稳压二极管的作用|稳压二极管起稳压作用的条件稳压二极管的作用稳压二极管，英文名称Zener diode，又叫齐纳二极管。

利用PN结反向击穿状态，其电流可在很大范围内变化而电压基本不变的现象，制成的起稳压作用的二极管。

稳压二极管可以串联起来以便在较高的电压上使用，通过串联就可获得更高的稳定电压。

稳压二极管的伏安特性曲线的正向特性和普通二极管差不多，反向特性是在反向电压低于反向击穿电压时，反向电阻很大，反向漏电流极小。

但是，当反向电压临近反向电压的临界值时，反向电流骤然增大，称为击穿，在这一临界击穿点上，反向电阻骤然降至很小值。

尽管电流在很大的范围内变化，而二极管两端的电压却基本上稳定在击穿电压附近，从而实现了二极管的稳压功能。

说得简单一点，就是稳压二极管被击穿后，它两端电压会基本保持不变，当电源电压发生波动时候，稳压二极管就能保持负载两端电压的不变，从而实现稳压。

选用稳压二极管要关注的重要参数稳压二极管也是二极管的一种，它的重要技术参数跟普通二极管也大致相同，主要有以下几点。

稳压二极管的稳定电压UZ是指稳压管通过额定电流时两端产生的稳定电压值，该值会随着工作温度、工作电流的不同而略有不同，由于制造工艺的差别，即使是同一型号的产品，稳压值也不可能完全相同。

稳压二极管的额定电流IZ是指加上额定电压时通过稳压二极管的电流值，如果通过稳压二极管的电流低于此值，稳压效果就会变差；如果高于此值时，只要不超过额定功率损耗，稳压性能会好一些，但要多消耗电能。

稳压二极管的动态电阻RZ是指稳压二极管两端的电压与电流的比值，这个比值会随着工作电流的不同而改变，一般是工作电流越大，动态电阻越小。

如果动态电阻越小，说明稳压管的性能越好。

稳压二极管的额定功率PZ当反向电流通过稳压二极管，稳压二极管本身消耗功率的最大允许值就叫做额定功率。

在实际使用时，不允许稳压二极管消耗的功率超过这个极限值。

稳压二极管的温度系数α如果稳压二极管的工作温度发生变化，它的稳压电压值也会发生微小变化，温度变化1℃所引起管子两端电压的相对变化量即是温度系数（单位：﹪/℃）。

稳压二极管伏安特性稳压管也是一种晶体二极管，它是利用PN结的击穿区具有稳定电压的特性来工作的。

稳压管在稳压设备和一些电子电路中获得广泛的应用。

我们把这种类型的二极管称为稳压管，以区别用在整流、检波和其他单向导电场合的二极管。

如图画出了稳压管的伏安特性及其符号。

稳压管的主要参数如下：(1)稳定电压Uz Uz就是PN结的击穿电压，它随工作电流和温度的不同而略有变化。

对于同一型号的稳压管来说，稳压值有一定的离散性。

(2)稳定电流Iz 稳压管工作时的参考电流值。

它通常有一定的范围，即Izmin——Izmax(3)动态电阻rz 它是稳压管两端电压变化与电流变化的比值，如上图所示，即这个数值随工作电流的不同而改变。

通常工作电流越大，动态电阻越小，稳压性能越好。

下图示出了稳压管工作时的动态等效电路，图中二极管为理想二极管。

(4)电压温度系数它是用来说明稳定电压值受温度变化影响的系数。

不同型号的稳压管有不同的稳定电压的温度系数，且有正负之分。

稳压值低于4v的稳压管，稳定电压的温度系数为负值；稳压值高于6v的稳压管，其稳定电压的温度系数为正值；介于4V和6V之间的，可能为正，也可能为负。

在要求高的场合，可以用两个温度系数相反的管子串联进行补偿(如2DW7)。

(5)额定功耗Pz 前已指出，工作电流越大，动态电阻越小，稳压性能越好，但是最大工作电流受到额定功耗Pz的限制，超过P2将会使稳压管损坏。

选择稳压管时应注意：流过稳压管的电流Iz不能过大，应使Iz≤Izmax，否则会超过稳压管的允许功耗，Iz 也不能太小，应使Iz≥Izmin，否则不能稳定输出电压，这样使输入电压和负载电流的变化范围都受到一定限制。