用示波器研究二极管的伏安特性

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 。

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。

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。

用示波器显示发光二极管的伏安特性曲线实验目的：用示波器的X-Y方式显示发光二极管的伏安特性曲线（温度）仪器与用具：示波器、发光二极管、开关、电流表、电压表、稳压电源、变阻器、标准电阻预习报告：一：实验原理：发光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，如图给出了发光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。

我们希望显示图形从原点往右是X轴正向往上是Y轴的正向，在Y轴加正向电压时，光点往上走，和习惯相同，但对X轴取向，不同示波器有不同情况，连接电路时，根据图形显示情况，可以改变电路的连接方式，使二极管正确的显示。

为了正确的显示波形，示波器的Y轴输入和X轴输入要有公共端。

在测二极管伏安特性时，有时受实验室现有仪器设备本身结构的限制，可能示波器Y轴信号被短路，因此在实际电路设计中，取B点作为接地点。

1.实验题目：二极管伏安特征曲线丈量2.实验纲要：1、先搭接一个调压电路，实现电压连续可调2、在面包板上搭接一个丈量二极管伏安特征曲线的电路3、给二极管测试电路的输入端加Vp-p=6V、f=6KHz的正弦波，用示波器察看该电路的输入输出波形。

激励源加在二极管和电阻的串连电路上，二极管作为响应输出。

4、丈量二极管正向和反向的伏安特征，将所测的电流和电压列表记录好。

5、用excel或matlab画二极管的伏安特征曲线3.实验环境：(1)、电阻若干（1000Ω，100Ω）(2)、台式数字万用表(UNI-TUT805A)(3)、Multisim（画电路图）(4)、导线若干(5)、直流电源（ITECHIT6302）(6)、面包板(7)、镊子（8）、电位器（BOHENG3296）(9).数字函数发生器（RIGOLDG1022U）(10).示波器（TektronixDPO2012B）（11）发光二极管4.实验原理晶体管伏安特征曲线的丈量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，而当正向偏压增到靠近二极管的导通电压（锗二极管为左右，硅二极管为左右时），电流显然变化。

在导通后，电压变化少量，电流就会急巨变化。

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

该反向电流随反向偏置电压增添得很慢，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5.实验步骤和数据记录：A.记录二极管的正向伏安特征1.搭接一个丈量二极管伏安特征曲线的电路（1.因为万用表只有一个负极接线，因此特地将电流表的正负极接反。

这样一个万用表能够当成一个电流表和电压表同时工作，记录时只要变换按钮即可（2.电位器前应当加一个保护电阻，实验时应当控制电流不超出20mA,实验顶用的是100欧姆的电阻2.记录数据B.记录二极管的反向伏安特征1.连结最简单的串连电路，经过调整电源的电压来丈量2.反接二极管3.调整电源的电压（1,6,10,20,30），记录实验数据C.察看二极管对波形的影响（注意，二极管接地和函数发生器的接地是在一同的，实验中简易起见三个地线都接在一同了）调整函数发生器至,Vpp=6V,输出正弦波察看波形，记录各项数据6.实验结果计算和剖析A.记录二极管的伏安特征曲线电流0(mA)电压0(V)剖析：在电压比较小的时候，电流几乎为0；直至某个临界电压值，电流才会增添，增长速度也不停加速Execl曲线：B.记录二极管的反向伏安特征电压（V） 1 6 10 20 30 电流（mA）0能够看出，在达到必定的电压值时，电流是能够经过的，可是仍是很轻微，说明反向二极管的阻断作用很大C.察看二极管对波形的影响实验数据：频次周期峰峰值最大值最小值Ch1 微秒微秒7.实验总结。

元件伏安特性的测定实验报告元件伏安特性的测定实验报告摘要：本实验旨在通过测量电阻、二极管和电容的伏安特性曲线，探究元件的电流与电压之间的关系。

实验结果表明，电阻的伏安特性为线性关系，二极管的伏安特性为非线性关系，而电容的伏安特性则呈现出充放电的特点。

引言：伏安特性是描述电子元件电流与电压之间关系的重要参数。

通过测量元件的伏安特性曲线，可以了解元件的工作状态、性能以及应用范围。

本实验将选取常见的电阻、二极管和电容进行测量，以探究它们的伏安特性。

实验方法：1. 实验仪器：万用表、电源、电阻箱、示波器等。

2. 实验步骤：a. 将电阻、二极管和电容依次连接到电路中。

b. 通过电源调节电压，同时用万用表测量电流和电压。

c. 记录不同电压下的电流数值，并绘制伏安特性曲线。

结果与讨论：1. 电阻的伏安特性：实验中选取了一个100欧姆的固定电阻进行测量。

结果显示，在不同电压下，电流与电压呈线性关系，即伏安特性为直线。

这符合欧姆定律，即电流与电压成正比，电阻为常数。

通过斜率可以计算出电阻值。

2. 二极管的伏安特性：实验中选取了一颗常见的硅二极管进行测量。

结果显示，在正向偏置时，电流与电压呈非线性关系，即伏安特性为曲线。

随着电压的增加，电流迅速增大，但增长速度逐渐减慢。

而在反向偏置时，二极管基本上不导电。

这说明二极管具有单向导电性，可用于整流等电路。

3. 电容的伏安特性：实验中选取了一个100μF的电容进行测量。

结果显示，在充电过程中，电容两端的电压随时间线性增加，而电流逐渐减小。

当电容充满电后，电流变为零。

而在放电过程中，电容两端的电压随时间线性减小，电流逐渐增大。

这说明电容具有储存和释放电能的特性，可用于滤波等电路。

结论：通过本实验的测量结果，可以得出以下结论：1. 电阻的伏安特性为线性关系，即电流与电压成正比。

2. 二极管的伏安特性为非线性关系，即正向偏置时电流迅速增大，反向偏置时基本不导电。

3. 电容的伏安特性表现为充放电过程，可储存和释放电能。

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。

页眉内容实验四二极管伏安特性曲线测量学院：信息科学与工程学院班级：~~~学号：~~~姓名：~~时间：2014/10/29地点：工训楼205一、实验摘要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、给二极管测试电路的输入端加Vp-p=6V、f=500Hz的正弦波，用示波器观察该电路的输入输出波形。

4、测量二极管正向的伏安特性，将所测的电流和电压列表记录好。

5、用excel画二极管的伏安特性曲线二、实验环境实验仪器与元器件：1、可调稳压电源2、台式数字万用表3、Multisim 10.0（画电路图）4、导线若干5、电脑（记录数据）。

6、面包板7、镊子8、1000Ω色环电阻两只9、示波器一台10、函数信号发生器一台11、稳压二极管一个12、电位器一个三、实验原理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。

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。

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。

四、实验步骤实验一：1、在面包板上，用色环电阻、电位器、二极管搭接如下电路，实验箱提供电源；2、通过调节电位器的旋钮，改变二极管两端的电压，用万用表测量二极管两端的电压及对应的电流，并记录数据；3、根据记录的数据绘制二极管的伏安特性曲线（正向）。

实验二：1、在面包板上，将二极管与高值色环电阻（1kΩ）串联；2、用函数信号发生器给二极管电阻两端加峰峰值为6V频率为500Hz的正弦波（交流），示波器CH1测量输入波形，CH2测量输出波形（接在高值电阻两端）。

保存波形图。

电路如图：五、实验数据及分析实验一U/V 0.11674 0.307110.526110.839471.177041.251351.411511.531881.689661.74827I/mA 0 0 0 0 0 0 0.00485 0.076150.338152.525二极管状态无现象无现象无现象无现象无现象无现象无现象无现象无现象亮电流按指数规律迅速增大，此时，欧姆定律对二极管不成立。

示波器观测二极管的伏安特性曲线摘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。

关键词二极管；示波器；测量；伏安特性曲线引言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。

伏安特性曲线反映了元件在电路中的基本工作特性.传统的伏安法虽电路简单,但要人工测绘数据点,处理速度慢，误差较大。

而示波器则能接受连续变化的信号，并能把它自动描绘成图形。

处理速度快，结果直观;且示波器的输入阻抗大，测量精度高。

一、实验目的1、了解示波器显示二极管输出特性的原理2、进一步熟悉示波器的使用二、实验仪器稳压二极管，整流二级管，检波二极管，发光二极管，双踪示波器，信号发生器，电阻箱，导线三、实验原理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伏安特性曲线反映了元件在电路中的基本工作特性.传统的伏安法虽电路简单,但要人工测绘数据点,处理速度慢,误差较大.而示波器则能接受连续变化的信号,并能把它自动描绘成图形,处理速度快,结果直观;且示波器的输入阻抗大,测量精度高.但双通道示波器的X、Y 输入公用一个接地点，使得伏安特性曲线图能在示波器中以电压的形式展现出来。

并且通过该图也可以研究二极管的一些特性。

死区电压击穿电压二极管具有单向导电特性，因二极管的电阻很大，通过的电流很小（∝0）；一旦电压超过阀电压，二极管正向电压变小，电流迅速上升，二极管呈通导状态。

若二极管加反向电压，当电压较小时反向电流也很小。

从正向特性来看，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（一般硅管为0.5V，锗管为0.1V）后，正向电流才明显增大。