伏安发测二极管的特性

测定半导体二极管的伏安特性

1 背景知识

1.1 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。

1.2 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0.5V，锗管约0.2V）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0.6-0.7V，锗管则为0.2-0.3V。

测量二极管的伏安特性实验报告

测量二极管的伏安特性实验报告

引言：

二极管是一种常见的电子元件，具有单向导电性质。在电子学领域中，测量二极管的伏安特性是非常重要的实验之一。通过测量二极管在不同电压和电流条件下的特性曲线，可以了解其工作状态和性能参数。本实验旨在通过实际测量，探究二极管的伏安特性，并分析其特性曲线的变化规律。

实验步骤：

1. 实验准备

首先，我们需要准备一台数字万用表、一台可变直流电源、一根双头插针导线和一只二极管。确保实验环境安全，并将电源接地。

2. 连接电路

将电源的正极与数字万用表的电流测量端相连，再将二极管的正极与电源的负极相连，最后将二极管的负极与数字万用表的电流测量端相连。

3. 测量伏安特性

逐渐调节电源的输出电压，从0V开始，每隔0.2V记录一组电流和电压的数值。当电流达到一定值时，停止增加电压，记录此时的电流和电压数值。然后，逐渐减小电源的输出电压，同样每隔0.2V记录一组电流和电压的数值。直到电流减小到接近0A时，停止减小电压，记录此时的电流和电压数值。

4. 绘制伏安特性曲线

将测得的电流和电压数值绘制成伏安特性曲线图。横轴表示电压，纵轴表示电流。根据实验数据，可以观察到二极管在不同电压下的电流变化情况，了解其导电特性。

实验结果与分析：

根据实际测量数据绘制的伏安特性曲线，我们可以看到在正向电压下，二极管的电流随电压的增加而迅速增大。这是因为在正向电压下，二极管的正极与负极之间形成了电势差，使得电子从N区域向P区域移动，从而导致电流的增大。而在反向电压下，二极管的电流非常小，几乎接近于零。这是因为在反向电压下，二极管的P区域与N区域之间的势垒增大，阻止了电子的流动。

此外，我们还可以观察到二极管的正向电压与电流之间存在一个临界点，称为二极管的正向压降。当电压超过这个临界点时，电流急剧增加。这是因为当正向电压超过二极管的正向压降时，势垒被破坏，电子可以自由地通过二极管，导致电流的急剧增加。

实验3-1 伏安法测晶体二极管特性

给一个元件通以直流电，用电压表测出元件两端的电压，用电流表测出通过元器件的电流。通常以电压为横坐标、电流为纵坐标，画出该元件电流和电压的关系曲线，称为该元件的伏安特性曲线。这种研究元件特性的方法称为伏安法。伏安特性曲线为直线的元件称为线性元件，如电阻；伏安特性曲线为非直线的元件称为非线性元件， 如二极管、三极管等。伏安法的主要用途是测量研究线性和非线性元件的电特性。

非线性电阻总是与一定的物理过程相联系，如发热、发光和能级跃迁等，江崎玲、於奈等人因研究与隧道二极管负电阻有关的现象而获得1973年的诺贝尔物理学奖。

【实验目的】

1．具体了解和分析二极管的伏安特性曲线。

2．学会分析伏安法的电表接入误差，正确选择电路使其误差最小。

3．学会电表、电阻器、电源等基本仪器的使用。

【仪器用具】

安培计、伏特计、变阻器、转盘电阻箱、甲电池、待测二极管、导线、双刀双掷倒向开关、单刀开关

【实验原理】

半导体二极管的核心是一个PN结，这个PN结处在一小片半导体材料的P区与N区之间（如图3-1-1），它由这片材料中的P型半导体区域和N型半导体区域相连所构成。连接P型区域的引出线称为P极，连接N型区域的引出线称为N极。当电压加在PN结上时，若电压的正端接在P极上，电压的负端接在N极上（如图3-1-2），称这种连接为“正向连接”；反之，档PN结的两极反向连接到电压上时为“反向连接”。 正向连接时，二极管很容易导

图3-1-1 图3-1-2

通，反向连接时，二极管很难导通。我们称二极管的这种特性为单向导电性。实验工作中往往利用二极管的单向导电性进行整流、检波、作电子开关等。

二极管电流随外加电压变化的关系曲线称为伏安特性曲线。二极管的伏安特性曲线如图3-1-3和图3-1-4所示。这两个图说明了二极管的单向导电性。由图可见，在正向区域，锗管和硅管的起始导通电压不同，电流上升的曲线斜率也不同。

(完整版)伏安法测二极管的特性

实验三 伏安法测二极管的特性

电路中有各种电学元件，如线性电阻、半导体二极管和三极管,以及光敏、热敏和压敏元件等。知道这些元件的伏安特性,对正确地使用它们是至关重要的。利用滑线变阻器的分压接法，通过电压和电流表正确地测出它们的电压与电流的变化关系称为伏安测量法（简称伏安法）。伏安法是电学中常用的一种基本测量方法。

1、教学目标

（1)了解分压器电路的调节特性;

（2)掌握测量伏安特性的基本方法；

（3）了解二极管的正向伏安特性.

2、实验原理

2。1 电学元件的伏安特性

在某一电学元件两端加上直流电压，在元件内就会有电流通过，通过元件的电流与端电压之间的关系称为电学元件的伏安特性。在欧姆定律U=IR式中，电压U的单位为V，电流I的单位为A，电阻R的单位为Ω。一般以电压为横坐标和电流为纵坐标作出元件的电压－电流关系曲线,称为该元件的伏安特性曲线。

对于碳膜电阻、金属膜电阻、线绕电阻等电学元件，在通常情况下，通过元件的电流与加在元件两端的电压成正比关系变化,即其伏安特性曲线为一直线。这类元件称为线性元件。半导体二极管、稳压管等元件，通过元件的电流与加在元件两端的电压不成线性关系变化，其伏安特性为一曲线.这类元件称为非线性元件，如图1所示为某二极管元件的伏安特性.

在设计测量电学元件伏安特性的线路时，必须了解待测元件的规格,使加在它上面的电压和通过的电流均不超过额定值。此外，还必须了解测量时所需其它仪器的规格（如电源、电压表、电流表、滑线变阻器等的规格），也不得超过其量程或使用范围。根据这些条件所设计的线路，可以将测量误差减到最小.

2.2 二极管测量电路的比较与选择

电路的比较和说明可参考教材p56自己分析。

3、实验室提供的仪器和用具

直流电源,滑线变阻器（1A，190Ω），直流电压表（0。5级，1。5—15V四量程），直流电流表（0。5级，25-50mA二量程）,两个电阻箱(ZX21型），直流检流计（AC5型),待测二极管,单刀双掷开关及导线若干等.