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HUNAN UNIVERSITY程序设计训练报告报告题目二极管伏安特性曲线的测量学生姓名学生学号专业班级指导老师目录一、摘要: (2)二、实验环境： (2)三、实验原理： (3)四、实验步骤和实验记录： (5)五、实验总结： (6)一、摘要:这个实验室对二极管的伏安特性曲线进行测量,测量二极管正向和反向电压电流,分析其性质,实验中会有一些零界点,需要注意,加入正弦波,观察流入前后波形.二、实验环境：测量工具：三、实验原理：1、二极管的特性：正向特性：在电路中，将二极管的正极接在高电位端，腹肌接在低电位端，二极管就会导通，这种连接方式,叫做正向偏置，但是，当二极管两端正向电压很小时二极管仍然不能导通，流过二极管的电压十分微弱，只有当电压达到一定数值,二极管才能导通，此时为导通电压，当两端电压大于导通电压时，电流按指数规律迅速增大。
此时，电压的少许变化，也会引起电流的急剧变化反向特性：对二极管加上反向电压时，二极管处于截止状态，当反向电压增大到一定程度，会使二极管被击穿，此电压为击穿电压，此时电流剧增，但二极管也会因此损坏，所以，在实验过程中，在做反向实验时，应串联接入一个限流电阻，防止损坏二极管。
测量伏安特性曲线电路图：正向：正向时电阻较小采用电流表外接法：反向：反向电阻较大采用电流表内接法动态电路图：四、实验步骤和实验记录：实验前：检查所有器件是否完好，尤其是二极管。
1.在面包板上按照正向实验电路图搭建电路，并再次检查电路是否连接正确，将电位器拨到50%，保障电路安全。
2.调节电位器，改变电位器接入阻值大小，并观察记录二极管两端电压和流过它的电流大小。
在电压变化较小，而电流变化较大时缩小改变阻值的大小，以测得更真实有效的数据。
3.实验记录：数据处理：用excel表格画出折线图：反向电压：折线图：PS：动态数据由于时间问题，没时间做，不过我借用室友的看了，了解了方法以及最后结果五、实验总结：1. 二极管的正向导通电压在1.6V上下，电压在校范围内变化也会引起电流的剧变。
实验二 二端元器件伏安特性的测定一．目的1.了解线性电阻、非线性电阻及电源的伏安特性。
2.学习元件伏安特性的测试方法。
二．说明一个二端电阻元件的特性，用其端电压U 和流过它的电流I 之间的关系表示，这种关系称为元件的伏安特性。
搭建一个实验电路，逐点测量元件的端电压和对应的电流，可在U －I 平面上描绘出该元件的伏安特性。
0),(=I U f线性电阻的伏安特性服从欧姆定律，画在U －I 平面上是一条通过原点的直线，如图1（a ）所示。
非线性电阻元件的伏安特性是U －I 平面上一条曲线。
白炽灯泡的电阻随电流增大而增大，其伏安特性如图1（b ）所示。
二极管具有单向导电性，加正向电压时电阻小，加反向电压时电阻大，其伏安特性如图1（c ）所示。
可见，灯泡和二极管可用非线性电阻元件作为它们的电路模型。
UU（a ） （b ） （c ） （图1）电源是能够输出电能的装置，例如发电机、电池等。
一般直流电源的伏安特性（或称外特性）如图2（a ）所示，其数学表达式为：（1）I R U U S S −=其中U S 是电源的开路电压，αtg R S =称为电源的内阻。
由（1）式可得电源的电路模型为图2（b ）所示，R S 越小，电源就越接近理想电压源。
（1）式可改写为 U G I U R R U I S S S S S −=−=)1()( （2）其中I S 是电源的短路电流，G S 是电源的内电导。
由（2）式得到电源的另一种模型示于图2（c）中，G S越小（即R S越大），则电源越接近于理想电流源。
本实验台配置的直流稳压电源和直流稳流电源均为电子设备，在一定的负载范围内，前者的输出电压（后者的输出电流）基本上不随外电路变化而变化，接近于理想电压（流）源。
（a）（b）（c）（图2）三．任务与步骤首先选出本次实验所用电源、仪表及元件，熟悉它们的用法。
注意:1.在以下实验中电压源和电流源均应先关断开关并调到零，接好电路检查无误后再合上开关并将输出缓慢调到所需数值。
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I V，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。
图1
正向电压(V) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 2 3
正向电流（mA）1N4007 2AP9
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0V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。
图2
反向电压（V）0 2 4 6 8
1N4007
反向电流（μA）
2AP9。
实验4 二极管伏安特性曲线的测量
一．实验目的
学会用万用表在面包板上测量二极管的电压和电流
学会用信号发生器为二极管输入信号以及用示波器对信号进行测量二．实验设备
直流电压源（5v）
示波器（RIGOL DS105VE）
函数信号发生器（EE1640C 中文版）
数字万用表（VC890D）
100Ω电阻
电位器
三．实验过程
1.先用万用表检验电位器的好坏
2.用万用表检验二极管的好坏并找出二极管的正负极
3.在面包板上搭建实验电路
4.调节电位器，分别测出电压和电流
四．实验电路及数据
电压（V）0 0.15 0.24 0.38 0.52 0.59 0.62 0.63 电流（mA）00 0 0.03 0.5 2.8 4.0 7.2
五．二极管单项导通性的验证
1.按图连接好电路
2.打开示波器输入正弦信号
3.在示波器上观察波形并记录
Vpp（V）Vmax（V）Vmin（V）频率（hz）CH1 3.02 +1.54 -1.48 1000 CH2 1.46 0 -1.46 1000
六．实验总结
1.检查电位器时观察电位器转动时示数是否均匀变化，否则电位器是无效的
2.测量一组电压后及时测量电流
3.在电流电压的测量切换间注意万用表表头和档位的切换。
半导体二极管的伏安特性及温度特性测绘【实验目的】1、学习伏安法测量电阻的正确接线方法；2、掌握测量半导体二极管的正、反特性电表内接与外接的方法和意义；3、通过作P-N 结的伏安特性曲线，学会正确的作图方法，特别是坐标轴比例的正确选取。
【实验原理】半导体二极管的伏安特性：对于某种电子元件，在温度不变的情况下，若改变其加在两端的电压值U 大小，电流值I 也会随之而变化。
以电压U为横坐标，电流I 为纵坐标，可得到一条曲线，此即这种电子元件的“伏安特性曲线”。
对于通常的金属导体而言，伏安特性曲线是一条直线，这一类元件我们称之为“线性元件”。
还有就是像我们实验中用到的半导体二极管一样，其伏安特性曲线不是直线，我们称之为“非线性元件”，也就是说，它们的电阻不是一个确定值，其数值与所加电压有关系。
如右图是一个普通硅二极管的伏安特性曲线：而本实验也将利用伏安法来测绘一个二极管的正、反向特性曲线。
半导体二极管的温度特性：对于通常的金属导体温度特性，其关系符合以下式子：()⋅⋅⋅++++=3201t t t R R t γβα （1）式中t R 对应温度t 时候的电阻，在低温区域，二次项及以上项很小，可以忽略不计，因此可近似的认为电阻和温度之间是一种线性关系。
半导体材料则不同，它们具有比较复杂的电阻温度关系，其原因是因为它的导电机制较为复杂。
一般而言，在高温区域，半导体具有负的电阻温度系数，此时的特性可用指数函数来描述：T B A R t exp = （2）但在一段温度区域，可近似认为电阻和温度之间符合线性关系，大部分半导体其电阻温度系数为负值。
本实验拟采用惠斯通直流单电桥法来测定不同温度下的二极管阻值，并绘制其电阻-温度特性曲线。
210R R R R x = （3）【实验仪器】磁电式电压表、数字式电压表、毫安表、微安表、电阻箱、滑线变阻器、直流稳压电源、待测二极管【实验内容】1、测绘二极管正向特性：电源E=3V,注意管子的额定正向电流，记录指针式电压表所用挡的内阻：)/500(1500V R inside ΩΩ=并分别利用磁电式电压表和数字式电压表各测一次，需要绘制出三条曲线：分别是磁电式仪表、数字式仪表和用磁电式仪表的电压表修正数据绘制的三条曲线。
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”。
电子元件伏安特性的测定电子元件的伏安特性是指元件在不同电压下的电流大小关系，一般来说，通过伏安特性的测定可以确定元件参数，以及有效地评估其性能及功能。
因此，在电子元件的设计、制造和应用过程中，伏安特性测试是必不可少的一步。
伏安特性的测定其实就是通过将电子元件连接到电路中，接通电源后测量其电流大小和电压变化，得到伏安特性曲线，从而评估元件的特性和性能。
以下是详细的测量步骤：步骤一：准备测量工具和样品首先要准备好测量工具和待测样品。
一般来说，用于伏安特性测定的仪器有万用表、示波器、电压源、电流源等。
待测样品可以是二极管、晶体管等半导体器件，也可以是电阻器、电容器等被动元件。
步骤二：准备电路接下来要根据待测样品的性质和特点准备相应的电路。
如果是二极管等半导体器件，可以采用反向偏置法或前向偏置法激励。
如果是电阻器，可以将其串联在电路中，通过改变电压和电流的大小得到伏安特性曲线。
如果是电容器，则可以采用激励电源将电容器充电放电，得到伏安特性曲线。
步骤三：进行测量和记录接下来就是将待测样品连接到电路中，接通电源，测量其电流和电压的大小，得出伏安特性曲线。
在测量过程中要注意记录测量数据，包括电压、电流值等，以备分析和处理。
为了减少误差，最好重复多次测量，取平均值作为测量结果。
步骤四：分析和处理测量数据最后要对测量数据进行分析和处理。
通常，可以采用图形分析法、数据处理法等方法进行分析。
通过伏安特性曲线可以评估元件的特性和性能，如导通电压、截止电流等参数。
值得注意的是，测量过程中要保持测试环境稳定，如温度、湿度等变化会影响元件的性能。
半导体光电二极管伏安特性的测定半导体光电二极管在光测技术、光纤通信、自动检测和自动控制技术领域中应用十分广泛，因此在基础物理实验中让学生了解光电二极管结构及原理、熟悉光电二极管的基本性能和掌握它在光电转换技术中的正确使用方法很有必要。
四川大学物理学院开发了“半导体光电二极管伏安特性测试仪”，并研制出与之配套使用的新型教学仪器——MOE-A 型光电二极管伏安特性测试仪。
光电二极管伏安特性测试仪。
现就半导体光电二极管的基本结构、工作原理、伏安特性及其应用技术等问题进行讨论：论： 一、结构及工作原理一、结构及工作原理半导体光电二极管与普通的半导体二极管一样，都具有一个pn 结，但光电二极管在外形结构方面有它自身的特点，这主要表现在光电二极管的管壳上有一个能让光照射入其光敏区的窗口，此外，与普通二极管不同，它经常工作在反向偏置电压状态（如图1a 所示）或无偏压状态（如1b 所示）。
在反偏电压状态下，pn 结的空间电荷区的势垒增高、宽度加大、结电阻增加、结电容减少，所有这些均有利于提高光电二极管的高频响应性能。
无光照时，反向偏置的pn 结只有很小的反向漏电流，称为暗电流。
当有光子能量大于pn 结半导体材料的带隙宽度Eg 的光照射到光电二极管的管芯时，pn 结各区域中的价电子吸收光能后将挣脱价键的束缚而成为自由电子，与此同时也产生一个自由空穴，这些由光照产生的自由电子空穴对统称为光生载流子。
在远离空间电荷区（亦称耗尽区）的p 区和n 区内，电场强度弱，光生载流子只有扩散运动，它们在向空间电荷区扩散的途中因复合而被消失掉，故不能形成光电流。
形成光电流的主要靠空间电荷区的光生载流子，因为在空间电荷区内电场很强，在此强电场作用下，光生自由电子空穴对将以很高的速度分别向n 区和p 区运行，并很快越过这些区域到达电极，沿外电路闭合形成光电流，光电流的方向是从二极管的负极流向它的正极，并且在无偏压短路的情况下与入射的光功率成正比，因此在光电二极管的pn 结中，增加空间电荷区的宽度对提高光电转换效率有着密切关系。
