二极管伏安特性曲线的测定

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。

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。

电路实验四实验报告实验题目：二极管伏安特性曲线测量实验内容：1.先搭接一个调压电路，实现电压1-5V连续可调；2.在面包板上搭接一个测量二极管伏安特性曲线的电路；3.测量二极管正向和反向的伏安特性，将所测的电流和电压列表记录好；4.给二极管测试电路的输入端加Vp-p=3V、f=100Hz的正弦波，用示波器观察该电路的输入输出波形；5.用excel或matlab画二极管的伏安特性曲线。

实验环境：数字万用表、学生实验箱（直流稳压电源）、电位器、整流二极管、色环电阻、示波器DS1052E，函数发生器EE1641D、面包板。

实验原理：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，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。

为了测量二极管的伏安特性曲线，我们用直流电源和电位器搭接一个调压电路，实现电压1-5V连续可调。

调节电位器的阻值，可使二极管两端的电压变化，用万用表测出若干组二极管的电压和电流值，最后绘制出伏安特性曲线。

电路图如下所示：用函数发生器EE1641D给二极管施加Vp-p=3V、f=100Hz的交流电源，再用示波器观察二极管的输入信号波形和输出信号波形。

电路图如下：实验记录及结果分析：得到二极管的伏安特性曲线如下：结论：符合二极管的特性，即开始时，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，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。

2. 示波器显示二极管的输入输出波形如下图（通道1为输入波形，通道2为输出波形）：分析：二极管在交流电中呈现单向导通性，所以当电源信号为正向电压时，二极管导通，呈现正弦波形信号，当电源信号为反向电压时，二极管处于截止状态，此时无信号输出，如波形图所示。

实验总结：这一次的实验，让我们更加深入地了解的二极管的性质，通过实验的方式，加深了对二极管伏安特性的理解。

测量二极管的伏安特性实验报告实验报告课程名称：大学物理实验（1）实验名称：测量二极管的伏安特性学院：XX学院专业：XX 班级：XX 组号：XX 指导教师：XX报告人学号：XX 实验时间：年月日星期实验地点：科技楼903实验报告提交时间：一、实验目的了解晶体二极管的导电特性并测定其伏安特性曲线。

二、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，只有当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。

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，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，直至伏特表读数为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。

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。

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”。

测量二极管的伏安特性实验报告一、实验目的该实验的目的在于测量二极管的伏安特性，也就是对不同特定电流和电压进行测量，以此判断其结构特点。

该实验也非常有助于帮助我们掌握光电元件在实际使用中的特性，便于计算光电元件的参数。

二、实验原理伏安特性将电路中的二极管放在可调电源内，以不同的电压和电路极性为条件，从而控制它的电流，通过互感电流表测量二极管的电流，并用电压表得到二极管的电压。

由此得到的某一特定电流下的电压即为NPN管的转换效率电压VCE，将检测得到的VCE和电流值以图形方式呈现即为伏安特性曲线。

三、实验设备1.可调电源：可调电源主要用于得到检定时所需要的电压大小及极性，使管子内部运行在指定电流和极性条件下；2.互感电流表：互感电流表用于在特定条件下测量放大器中PNP管的放大倍率和输出电流；3.电压表：电压表用于分别测量安放在可调电源的正负极的电源电压；4.示波器：周期性信号的变化触发示波器所示出的人眼可见的示波产生脉冲形宽度，跟踪这种变化就可以获取这段时间内发生及变化的参数值；5.数据采集板：数据采集板用于将二极管的特性数据存入电脑。

四、实验内容（1）实验准备该实验需要一块可调电源，一块数据采集板，一台示波器以及一台互感电流表和电压表。

在实验之前，首先需要校准可调电源的输出电压，以及测量仪器的准确值，以便保证实验的准确性。

（2）建立实验电路实验电路主要由可调电源、互感电流表、电压表和数据采集板等组成：将可调电源输出电源线remark至实验小方框内，再用示波器长接线将框内电源正极和正测点互接；接下去在测点通一只二极管，另一只对应电流表的电极与负测点互接；接着将小方框外负极线接电压表，并将测试端小方框内正极和负极接上电压表的正极和负极；最后将测量仪表的接线和正负极极接在实验小块上，然后将数据采集板和可调电源连线，将数据采集板的电极互接，然后接线就全部完毕。

（3）实验步骤1、用可调电源将实验电路中放大器极性以正电平反向电压输出，接着调节电源，将反向电压调节至指定电压；2、开启互感电流表，测量出PNP管的电压表；3、调节反向电压，使管子内部电流达到所需要的指定值；4、用电压表测量安放在可调电源的正负极的电源电压；5、示波器可以跟踪电流和电压的变化；6、将数据采集板连接电脑，将实验结果以图表形式表示。

实验三十二 二极管伏安特性的测定【实验目的】1．熟悉测量伏安特性的方法。

2．了解二极管的正、反向伏安特性。

【实验仪器】直流电源、电压表、毫安表、微安表、滑线变阻器、二极管、开关等。

【实验原理】通过一个元件的电流随元件上的外加电压而变化，这种变化关系如以电压为横坐标、电流为纵坐标可得出其关系曲线，该曲线就称为这一元件的伏安特性曲线。

通过元件中的电流I 随外加电压U 的变化可用公式I =U/R 表示，其中比例系数1/R 就是该元件的电导。

如果R 为定值，则伏安特性曲线是一条直线，具有这类性质的元件称为线性电阻元件，它们是严格服从欧姆定律的；如果R 不是定值，而是随着外加电压的变化而变化，则伏安特性是一条曲线，这类元件称为非线性电阻元件。

常用的晶体二极管就是非线性电阻元件，其阻值不仅与外加电压的大小有关，而且还与方向有关。

当二极管正极接高电势端，负极接低电势端时，电流从二极管的正极流入，负极流出，这时的伏安特性称为正向特性；反之，称为反向特性。

用伏安法测量二极管的特性曲线时，线路一般采用两种方法，即外接法（见图32-1a ）和内接法（见图32-1b ）。

由于测量电表内阻的存在，不管采用哪一种方法都会给测量结果带来系统误差。

下面将分析误差产生的原因和大小，以便在测量时合理选择线路接法。

在图32-1a 所示的外接法中，由于采用这一接法而产生的系统误差就是电压表中流过的电流I V ，并且VD D D V R U I I I I =∆=-= （32-1） 或写成相对误差的形式VD D D R R I I =∆ （32-2） 显然，电压表内阻R V 越大，二极管内阻R D 越小，电流测量产生的系统误差相对越小。

在图32-1b 所示的内接法中，由此而带来的系统误差就是电流表两端的电压U A ，并且D A D D A I R U U U U =∆=-= （32-3）其相对误差为DA D D R R U U =∆ （32-4） 显然，电流表内阻R A 越小，二极管内阻R D 越大，电压测量产生的系统误差相对越小。

二极管伏安特性曲线测量
二极管又称晶体二极管。

它是一种能够单向传导电流的电子器件。

在半导体二极管内部有一个PN结两个引线端子，这种电子器件按照外加电压的方向，具备单向电流的传导性。

一般来讲，晶体二极管是一个由p型半导体和n型半导体烧结形成的p-n结界面。

在其界面的两侧形成空间电荷层，构成自建电场。

当外加电压等于零时，由于p-n 结两边载流子的浓度差引起扩散电流和由自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态，这也是常态下的二极管特性。

外加正向电压时，在正向特性的起始部分，正向电压很小，不足以克服PN结内电场的阻挡作用，正向电流几乎为零，这一段称为死区。

这个不能使二极管导通的正向电压称为死区电压。

外加反向电压不超过一定范围时，通过二极管的电流是少数载流子漂移运动所形成反向电流。

由于反向电流很小，二极管处于截止状态。

这个反向电流又称为反向饱和电流或漏电流，二极管的反向饱和电流受温度影响很大。

外加反向电压超过某一数值时，反向电流会突然增大，这种现象称为电击穿。

面包板是专为电子电路的无焊接实验设计制造的。

由于各种电子元器件可根据需要随意插入或拔出，免去了焊接，节省了电路的组装时间，而且元件可以重复使用，所以非常适合电子电路的组装、调试和训练。

分类：单面包板，组合面包板，无焊面包板。

内部结构：面包板上下部分内部连线和中间部分不同。

使用：不用焊接和手动接线，将元件插入孔中就可测试电路及元件，使用方便。

使用前应确定哪些元件的引脚应连在一起，再将要连接在一起的引脚插入同一组的5个小孔中。