用示波法显示稳压二极管的伏安特性曲线

探索利用教学示波器显示二极管的伏安特性曲线王小云南京师范大学物理技术科学院05 级教硕210097实验日期： 2006.7.28天气：多云室温：33℃J2458 系列教学示波器一般用来显示电压随时间变化的关系。

Y 方向输入信号电压， X 方向接内置的锯齿波形的扫描电压，如图 1 所示。

当 Y 方向的信号电压频率 f y与 X 方向上的扫描电压频率u xf x相等时，即 f y=f x时，在示波器的荧光屏上正好显示一个完整稳定的波形，若 f y=nf x，则显示 n 个完整稳定的波形，其它0情况则不能显示完整稳定的波形。

t 当 X 方向外接信号电压，可显示其它图形，但 X 方向无衰减旋钮，效果不佳，这使教学示波器的使用有很大的局限。

图 1 正在推广的高中新课程标准，在物理选修3— 1 内容标准中要求“观察并尝试识别常见的电路原器件，初步了解它们在电路中的作用，在活动建议中要求描绘二极管的伏安特性曲线，那么教师如何利用教学示波器显示二极管的伏安特性曲线呢？问题一：示波器的两输入端只能输入电压信号，如何反映通过二极管的电流？解决方案：用一较小阻值的定值电阻（如R=100Ω）与二极管串联，则通过二极管的电流 I 与电阻上的电流I 相同，而电阻两端的电压 U =I R∝ I , 即可输入电阻 R 上的电压来反D R R R D映通过二极管的电流。

实验：器材：信号发生器、教学示波器、稳压二极管、正弦信号电压电阻箱各一，导线若干。

电路如图 2 所示：结果：只在水平方向有一亮线，增大信号电压，水平亮线延长，实验失败。

失败原因猜测：可能是在 X 方向不能加足够的电压使二极管导通。

100ΩY输入X 输入图 2问题二：如何验证，必须知道水平方向一格代表多大电压，即如何给X 轴定标？解决方案：利用 Y 方向的标准，一格表示100mV 及示波管的原理，偏移量与电压成正比。

将信号发生器的正弦信号接示波器的Y 输入，调节信号电压大小使竖直方向共四格长，表示所加信号电压的最大值为200mV ，然后把这一信号从X 方向输入示波器，荧光屏上有一长为 6.6 格的水平亮线，因此，X 方向的一格表示60mV 。

二极管伏安特性曲线测量方法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。

1、实验原理晶体二极管是常见的非线性元件，其伏安特性曲线如图1所示。

当对晶体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（锗二极管为0.2左右，硅二极管为0.7左右时），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、实验方法2.1 伏安法图2.1.1 伏安法测二极管伏安特性曲线电路图电流表外接法：如图，此时电压表的读数等于二极管两端电压D U ；电流表的读数I 是流过二极管和电压表的电流之和（比实际值大），即I =D I +Iv 。

由欧姆定律可得：I=V/Rv+V/D R(1.1)用V 、I 所作伏安特性曲线电流是电压表和二极管的电流之和，显然不是二极管的伏安特性曲线，所用此方法测量存在理论误差。

在测量低电压时，二极管内阻较大，误差较大，随着测量点电压升高，二极管内阻变小，误差也相对减小；在测量二极管正向伏安曲线时，由于二极管正向内阻相对较小，用此方法误差相对较小。

表2.1.1 电流表外接法测二极管正向伏安特性曲线测量数据此次测量用作标纸绘图绘出伏安曲线电流表内接法：如图，这时电流表的读数I 为通过二极管D 的电流，电压表读数是电流表和二极管电压之和，U =D U +A U 。

二极管伏安特性曲线和示波器观察法实验报告实验目的本次实验的主要目的是通过测量二极管的伏安特性曲线，学习和了解二极管的正向和反向特性，以及学习使用示波器观察和测量电路中的电压和电流信号。

实验原理二极管的伏安特性曲线二极管是一种非线性元件，其伏安特性曲线可以用来描述二极管在不同电压和电流下的工作状态。

二极管通常具有两种工作状态：正向偏置和反向偏置。

正向偏置：当二极管的正端连接到高电位，负端连接到低电位时，称为正向偏置。

在正向偏置状态下，二极管的开启电压为正向并呈指数增长的特性。

反向偏置：当二极管的正端连接到低电位，负端连接到高电位时，称为反向偏置。

在反向偏置状态下，二极管的电压通常为零或负值，电流也会很小。

通过实验，我们可以绘制二极管的伏安特性曲线图，从而更好地了解二极管在不同工作状态下的特性。

示波器的原理和用法示波器是一种用于观察和测量电路中电压和电流信号的仪器。

它通过将电信号转换为可视化的波形图来帮助我们分析和理解信号的特性。

示波器通常由电子束发生器、水平和垂直扫描发生器、延时部件和显示屏等组成。

在使用示波器时，我们可以调整垂直和水平扫描发生器的参数以获得所需的波形。

实验步骤1.准备实验所需材料和设备，包括二极管、电源、电阻和示波器等。

2.搭建电路：将二极管连接在电路中，正极连接到电源的正极，负极连接到电阻的一端，另一端再连接到电源的负极。

3.调整显示屏：调整示波器的垂直和水平扫描发生器，以便能够清晰地显示电压和电流的波形。

4.开启电源，并逐渐增加电压，观察二极管的伏安特性曲线，记录数据。

5.将电压逐渐减小，观察反向偏置下的二极管特性，并记录数据。

6.分析数据：根据实验数据，绘制二极管的伏安特性曲线图，并对曲线进行分析和解释。

实验结果与分析经过实验测量和数据分析，我们得到了二极管的伏安特性曲线图。

根据曲线图，我们可以清晰地观察到二极管在正向偏置和反向偏置下的不同特性。

在正向偏置下，随着电压的增加，二极管的电流呈指数增长的趋势。

用示波法显示稳压二极管的伏安特性曲线实验者：郑晓锋 同组实验者：庄宇斌 指导教师：尹会听班级 A13计算机 学号130604107 ，联系号 675121【摘要】利用负载电阻对稳压二极管电流特性的模拟，接好好线路，如把二极管接在示波器X 输入插孔和地电极C 之间,再通过示波器的调节，使能在示波器屏幕上直接读出稳压二极管的伏安特性曲线，得出稳压二极管是一种用于稳定电压，且工作在反向击穿状态下的二极管。

【关键词】示波器，稳压二极管，单向导电特性，伏安特性曲线。

【实验原理】二极管具有单向导电特性。

即当二极管加上正向电压，（其值小于阀电压时）因二极管的电阻接上交流电压（若接上直流电压，屏上只显示正向特征曲线）在A 、B 之间测出的是近似加在待测元件R0的电压，在B 、C 间的是电阻R 的电压，这个电压正比于R0的电流强度。

因而将二极管的电压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，稳压二极管是一个特殊的面接触型的半导体硅二极管，其V-A 特性曲线与普通二极管相似，但反向击穿曲线比较陡~稳压二极管工作于反向击穿区，由于它在电路中与适当电阴配合后能起到稳定电压的作用，故称为稳压管。

稳压管反向电压在一定范围内变化时，反向电流很小，当反向电压增高到击穿电压时，反向电的变化却相当小，利于这一特性，稳压管访问就在电路到起到稳压的作用了。

而且，稳压管与其它普能二极管不同之反向击穿是可逆性的，当去掉反向电压稳压管又恢复正常，但如果反向电流超过允许范围，二极管将会发热击穿，所以，与其配合的电阻往往起到限流的作用。

【调试方案设计】1、仪器用具示波器，两个电阻箱（0-9999），导线若干，晶体二极管，数字合成函数信号发生器。

2、调试方法步骤（1）、将线路如上图接好，并做好检查。

（2）、打开信号源和示波器，按下信号发生器频率按钮，调节信号发生器输出信号频率f 为50Hz 限流电阻 A B X 轴输入端Y 轴输入端 接地 C R 电源左右，电源为10V左右。

二极管伏安特性的测定与二极管动态测试一、实验目的1.了解二极管的特性及方法2.掌握二极管伏安特性的测试方法3.掌握用逐点法描绘二极管的伏安特性曲线二、实验仪器标准电阻、电容、电阻、数字万用表、面包板、示波器、电位器、待测二极管、直流稳压电源等。

三、实验概述1、实验原理：1）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。

2）正向电压：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（多数载流子导电），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二极管导通电压时（锗管为0.2V左右，硅管为0.7V左右），电流急剧增加，二极管导通后，电压的少许变化，电流的变化都很大。

3）反向电压：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，应串联接入限流电阻，以防因电流过大而损坏二极管。

2、实验步骤1）将数字万用表调零，调节电源电压至5V（直流），检测各电阻元件是否能够正常工作；2）使用万用数字表测量各电阻的阻值，并记录测量值；3）按照图1-1在面包板上搭接电路，接通电源，调节电位器，依次测量并记录二极管电压及对应的通过电流；图1-14）根据实验数据画出二极管的伏安特性曲线图，验证二极管的伏安特性；5）按图1-2在面包板上搭接电路，接通电源，用示波器进行记录波形。

图1-2四、实验数据实验数据分析：伏安特性曲线：正向：反向：动态测量波形图：五、实验心得实验中的问题：实验中第一次电阻过大，分压过大，导致二极管两端电压变化不明显；第二次测量电流时发现无法读出数据，检查后发现保险丝已烧断。

示波器测二极管伏安特性曲线电磁学设计性实验用示波器显示二极管伏安特性曲线学院：物理学院姓名：学号：约为0.6～0.8V，锗管约为0.2～0.3V），二极管才处在正向导通状态。

(a)（b）实验中，将二极管连接到图（b）电路中，用一较小阻值的定值电阻与二极管串联，则通过二极管的电流I D与电阻上的电流I R相同，而电阻两端的电压U R=I R R∝I D,即可输入电阻R上的电压来反映通过二极管的电流。

为了正确的显示波形，要使X输入端和Y输入端有公共端，因此，A点为接地点。

一、实验内容及步骤1.按照图（b）连接电路图。

2.打开信号源和示波器，调节信号发生器输出信号频率f为500Hz左右，电源电压为6-8V左右，示波器打到X-Y档，电阻箱可设为100欧。

3.按下示波器CH1和CH2，即可显示波形。

适当调节电源电压和输出频率，电阻箱阻值，以及示波器的偏转因素，使示波器显示屏上曲线大小适中。

4.确定原点。

按下示波器X和Y输出端的GND（接地），调节两光点位置，使其处于示波器显示屏的中心，如下图所示，即原点位置。

5．测量二极管的正向导通电压。

调节示波器，使其在显示屏上出现2个标尺，移动标尺位置，使其一个位于原点处，另一个位于曲线转折处，在示波器显示屏上读出正向导通电压。

6.实验测量3种二极管，只需重复以上步骤即可。

五、实验结果及分析1.稳压二极管的伏安特性曲线。

可知其正向导通电压为760mv。

1.检波二极管的伏安特性曲线。

可知其正向导通电压为760mv。

2.整流二极管的伏安特性曲线。

可知其正向导通电压为560mv。

注：因为检波二极管和整流二极管的反向导通电压较大，实验用电源无法提供大电压值，所以示波器显示屏上出现的曲线只是部分伏安特性曲线，并不完整。

六、实验中出现的问题及其解决办法问题：示波器的两个输入端只能输入电压信号，如何反映通过二极管的电流？解决方案：用一较小阻值的定值电阻（如R=100Ω）与二极管串联，则通过二极管的电流I D与电阻上的电流I R相同，而电阻两端的电压U R=I R R∝I D,即可输入电阻R上的电压来反映通过二极管的电流。

用示波法显示稳压二极管的伏安特性曲线【摘要】本实验采用示波法来显示稳压二极管的伏安特性曲线，通过示波器观察此曲线，了解稳压二极管的一些特性。

【关键字】稳压二极管单向导电特性示波器伏安特性曲线【概要】稳压二极管是一种具有单向导电性的半导体元件。

其特点是击穿后，两端的电压基本保持不变。

这样，当把稳压管接入电路以后，若由于电源电压发生波动，或其它原因造成电路中各点电压变动时，负载两端的电压将基本保持不变。

设计实验用示波器测二极管伏安特性，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】稳压二极管的正向电流与电压、反向电流与电压之间的关系可用I～V特性曲线表示，如图给出了稳压管的伏安特性曲线及其符号。

从图中可以看出，给二极管两端加以正向电压，二极管表现为一个低阻值的非线性电阻，当正向电压较小时，正向电流几乎为零，只有当正向电压超过死区电压（一般硅管约为0.5V，锗管约为0.1V）时，正向电流才明显增大，当正向管压降达到导通时（一般硅管约为0.6～0.7V，锗管约为0.2～0.3V），管子才处在正向导通状态。

迅速增大的电流值有一最大限度，这个最大限度称为二极管的最大正向电流。

给二极管两端加以反向电压，二极管表现为一个高阻值电阻。

当反向电压较小时，反向电流很小，当反向电压超过反向击穿电压（一般在几十伏以上）后，反向电流会突然增大，二极管处于击穿状态。

如右图，在a、b端接上交流电压（其最大输出电压的有效值一般为6～8V左右，并能随时调节）若接上直流电压，屏幕上只显示正向特征曲线。

在Ａ、Ｂ之间测出的是近似加在待测元件R0的电压，在Ｃ、Ｂ间的是电阻R的电压，这个电压正比于R0的电流强度。

因而将二极管的电压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。

用示波法显示稳压二极管伏安特性曲线实验者同组实验者：A08电气一班080402116 A08电气一班080402117【引言】：用示波器的X-Y方式显示稳压二极管的伏安特性曲线【摘要】：利用负载电阻对稳压二极管电流特性的模拟，通过双综示波器的调节，使能在示波器屏幕上直接读出稳压二极管的伏安特性曲线，得出稳压二极管是一种用于稳定电压，且工作在反向击穿状态下的二极管。

【关键字】：稳压二极管示波器伏安特性曲线【实验原理】：稳压二极管又称齐纳管，是一种用特殊工艺制造的面结型硅半导体二极管。

稳压二级管具有单向导电性，其稳压作用在于电流增量I很大，只引起很小的电压变化V,伏安特性曲线愈陡，动态电阻r愈小，稳压管的稳定性能愈好。

稳压二级管两端加正向电压时（电压值小于门坎电压），正向电流几乎为零，稳压二级管呈现出一个大电阻，一旦超过门坎电压，稳压管导通，内电场大为削弱，电流因而迅速增大；若稳压二级管加反向电压时，电流很小，当反向电压加到某一定值时，反向电流激增，产生反向击穿，击穿电压即为稳压二级管的稳定电压。

如上图，在电源端输入信号，负载R1为限流电阻，它的作用是使电路有一个合适的工作状态，并限定电路的工作电流。

XE两端测得的是稳压管D两端的电压，YE 两端测得的是R2两端的电压，电阻R2两端的电压与流经稳压二极管的电流强度成正比。

故将稳压二极管的电压U加到示波器的“X轴输入”端，将稳压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。

【测试方案】一.主要仪器：GOS-6021型双踪示波器 EE1410型数字合成函数信号发生器稳压二极管 ZX21型变阻箱两个，导线若干二.实验步骤1、如图a接好实验电路，并做好检查。

2、打开信号源和示波器，按下信号发生器频率按钮，从键盘输入频率f约为50Hz，按下信号发生器幅度按钮，调节峰峰值V PP为在10~20V。

3、示波器打到X－Y档，调节CH1通道及CH2通道的增益旋钮及位移旋钮，得到稳定清晰的伏安特性曲线。