二极管伏安特性曲线测量方法

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。

伏安特性曲线的测量实验报告篇一：电路元件伏安特性的测量实验一电路元件伏安特性的测量一、实验目的1．学习测量电阻元件伏安特性的方法；2．掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的逐点测试法；3．掌握直流稳压电源和直流电压表、直流电流表的使用方法。

二、实验原理在任何时刻，线性电阻元件两端的电压与电流的关系，符合欧姆定律。

任何一个二端电阻元件的特性可用该元件上的端电压U与通过该元件的电流I之间的函数关系式I＝f来表示，即用I－U 平面上的一条曲线来表征，这条曲线称为电阻元件的伏安特性曲线。

根据伏安特性的不同，电阻元件分为两大类：线性电阻和非线性电阻。

线性电阻元件的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，如图1-1（a）所示。

该直线的斜率只由电阻元件的电阻值R决定，其阻值R为常数，与元件两端的电压U和通过该元件的电流I无关；非线性电阻元件的伏安特性曲线不是一条经过坐标原点的直线，其阻值R不是常数，即在不同的电压作用下，电阻值是不同的。

常见的非线性电阻如白炽灯丝、普通二极管、稳压二极管等，它们的伏安特性曲线如图1-1（b）、（c）、（d）所示。

在图1-1中，U ＞0的部分为正向特性，U＜0的部分为反向特性。

线性电阻白炽灯丝绘制伏安特性曲线通常采用逐点测试法，电阻元件在不同的端电压U作用下，测量出相应的电流I，然后逐点绘制出伏安特性曲线I＝f，根据伏安特性曲线便可计算出电阻元件的阻值。

三、实验设备与器件1.直流稳压电源1 台2.直流电压表1 块3.直流电流表1 块4.万用表 1 块5.白炽灯泡 1 只6. 二极管1 只7.稳压二极管1 只8.电阻元件 2 只四、实验内容1．测定线性电阻的伏安特性按图1-2接线。

调节直流稳压电源的输出电压U，从0伏开始缓慢地增加（不得超过10V），在表1-1中记下相应的电压表和电流表的读数。

2将图1-2中的1kΩ线性电阻R换成一只12V，的灯泡，重复1的步骤，在表1-2中记下相应的电压表和电流表的读数。

多种方法研究二极管的伏安特性曲线作者：粟春渔罗光丽鲁晓娟张宝丽来源：《无线互联科技》2014年第07期摘要：介绍了多种用于测量二极管伏安特性的方法，我们利用四种方法分别测量同一个二极管的电流电压值，并得出实验数据。

用实验数据画出对应各个方法测得的二极管的伏安特性曲线，最后通过对四种方法测得的伏安特性曲线图做出相应的分析给出测量最为精准的方法。

关键词：二极管；伏安特性曲线；伏安法；等效法对各种元器件的伏安特性进行测量时，我们常用的是伏安法。

二极管伏安特性的测量是大学基础物理实验之一，因此大学物理实验要求每一个物理、电子类的学生必须熟练掌握各种精确测量二极管伏安特性的方法。

我们知道，二极管是非线性元件，即当加在二极管两端的电压增加到某一值后，如果继续增大电压，那么二极管的电阻就会从无穷大变到几十欧姆或甚至更小。

当对这种伏安特性变化范围极大的元器件进行测量时，我们应该选择种哪方法测量才能较为精准的测出其伏安特性呢？本文给出了常见的四种测量二极管伏安特性的方法，并利用这四种方法测出了同一个二极管的伏安特性曲线，帮助读者理解二极管正向导通伏安特性变化情况。

1常见的四种测量二极管的伏安特性曲线的方法1.1 伏安法的内接法[1]和外接法[2]利用伏安法的电流表内接法和电流表外接法对二极管的伏安特性进行测量时，我们分别对这两种方法的实验电路图分析可知，当利用这两种实验电路对二极管的电流电压进行测量时都会存在误差，误差主要来源是由于电表内阻的接入而引起的。

在实验中，通过对外接法实验电路图的分析还可以知道，当电流表电压表的测量值分别为I,U时，由于电压表内阻的分流作用，使得实际流经二极管RD的电流I'要小于I，且存在以下关系：⑴式中的RV表示电压表的内阻。

同样对内接法实验电路分析可知，当电流电压表的测量示数分别为I,U时，由于电流表内阻的分压作用使得二极管两边的实际电压U'＜U，且存在如下关系：⑵式中的RV表示电流表的内阻。

晶体二极管的伏安特性曲线二极管最重要的特性就是单向导电性，这是由于在不同极性的外加电压下，内部载流子的不同的运动过程形成的，反映到外部电路就是加到二极管两端的电压和通过二极管的电流之间的关系，即二极管的伏安特性。

在电子技术中，常用伏安特性曲线来直观描述电子器件的特性。

根据图1的试验电路来测量，在不同的外加电压下，每转变一次RP的值就可测得一组电压和电流数据，在以电压为横坐标，电流为纵坐标的直角坐标系中描绘出来，就得到二极管的伏安特性曲线。

图1 测量晶体二极管伏安特性a) 正向特性b) 反向特性图2 2CZ54D伏安特性曲线图3 2AP7伏安特性曲线图2和图3分别表示硅二极管2CZ54D和锗二极管2AP7的伏安特性曲线，图中坐标的右上方是二极管正偏时，电压和电流的关系曲线，简称正向特性；坐标左下方是二极管反偏时电压和电流的关系曲线，简称反向特性。

下面我们以图1为例加以说明。

当二极管两端电压为零时，电流也为零，PN结为动态平衡状态，所以特性曲线从坐标原点0开头。

（一）正向特性1. 不导通区（也叫死区）当二极管承受正向电压时，开头的一段，由于外加电压较小，还不足以克服PN结内电场对载流子运动的阻挡作用，因此正向电流几乎为零，二极管呈现的电阻较大，曲线0A段比较平坦，我们把这一段称作不导通区或者死区。

与它相对应的电压叫死区电压，一般硅二极管约0.5伏，锗二极管约0.2伏（随二极管的材料和温度不同而不同）。

2. 导通区当正向电压上升到大于死区电压时，PN结内电场几乎被抵消，二极管呈现的电阻很小，正向电流增长很快，二极管正向导通。

导通后，正向电压微小的增大会引起正向电流急剧增大，AB 段特性曲线陡直，电压与电流的关系近似于线性，我们把AB 段称作导通区。

导通后二极管两端的正向电压称为正向压降（或管压降），也近似认为是导通电压。

一般硅二极管约为0.7伏，锗二极管为0.3伏。

由图可见，这个电压比较稳定，几乎不随流过的电流大小而变化。

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。

实验十二非线性元件伏安特性的测量和研究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】通过实验测量普通二极管、稳压二极管和发光二极管的伏安特性，掌握非线性元件伏安特性的测量方法、基本电路、误差计算，能够给出所测量元件的特性参数（如正向、反向导通电压，反向饱和电流。

击穿电压等）。

【实验仪器】非线性元件伏安特性实验仪，其控制面板如图1所示。

仪器由直流稳压电源、数字电压表、数字电流表、可变电阻器、普通二极管、稳压二极管、发光二极管、待测电阻等组成。

图1 非线性元件伏安特性实验仪控制面板仪器的使用及注意事项1、在实验过程中，通过调节分压调节以及分流调节旋钮来调节待测元件两端的电压。

2、面板的左部分电路为用来测试待测元件的正向特性；右部分电路用来测试待测元件的反向特性。

3、待测元件两端的电压由电压表给出，在测正向特性的时候，应该使用2V电压挡；在测量反向电压特性的时候，要使用20V电压挡。

4、 在接线的过程中，注意不要将各个元件的正负向接反。

5、 由于本实验需要连接线较多，在实验中应注意正确连接线路，且在使用时不可用力过猛。

6、 在测量反向特性时，当反向电流开始增大时应注意缓慢调节电压。

如果观测到反向电流有突变趋势，应该立即减小电压。

图2 非线性元件伏安特性实验仪实物照片【实验原理】1、伏安特性根据欧姆定律，电阻R 、电压U 、电流I,有如下关系：R U I = （1）由电压表和电流表的示值U 和I 计算可得到待测元件Rx 的阻值。

二极管伏安特性曲线实验报告一、实验目的1、深入理解二极管的单向导电性。

2、掌握测量二极管伏安特性曲线的方法。

3、了解二极管伏安特性曲线的特点及其影响因素。

二、实验原理二极管是一种由 P 型半导体和 N 型半导体组成的电子元件，具有单向导电性。

当二极管正向偏置时（P 区接高电位，N 区接低电位），电流容易通过；反向偏置时（P 区接低电位，N 区接高电位），电流极小。

二极管的伏安特性方程为：＼I ＝ I_S （e^｛＼frac{U}｛nV_T}｝ 1)＼其中，＼（I\）是通过二极管的电流，＼（I_S\）是反向饱和电流，＼（U\）是二极管两端的电压，＼（n\）是发射系数，＼（V_T\）是温度的电压当量（约为 26 mV，在室温下）。

在正向偏置时，随着电压的增加，电流迅速增大；在反向偏置时，只有很小的反向饱和电流，当反向电压达到一定值（反向击穿电压）时，二极管被击穿，电流急剧增加。

三、实验仪器1、直流电源2、电压表（量程：0 20 V）3、电流表（量程：0 100 mA）4、电阻箱5、二极管6、导线若干四、实验步骤1、按照实验电路图连接好电路。

将二极管、电阻箱、电流表和直流电源串联，电压表并联在二极管两端。

2、调节直流电源，使输出电压为 0 V。

然后逐渐增加电压，每次增加 01 V，记录相应的电流值，直到电压达到 10 V 左右（正向偏置）。

3、接着，将电源极性反转，使二极管反向偏置。

从 0 V 开始逐渐增加反向电压，每次增加 1 V，记录对应的电流值，直到反向电压达到20 V 左右。

4、在实验过程中，要注意电流表和电压表的量程选择，避免超过量程损坏仪器。

五、实验数据记录与处理1、正向特性数据｜电压（V）｜ 00 ｜ 01 ｜ 02 ｜ 03 ｜ 04 ｜ 05 ｜ 06 ｜ 07 ｜08 ｜ 09 ｜ 10 ｜｜：：｜：：｜：：｜：：｜：：｜：：｜：：｜：：｜：：｜：：｜：：｜：：｜｜电流（mA）｜ 000 ｜ 015 ｜ 050 ｜ 120 ｜ 250 ｜ 500 ｜ 850 ｜1500 ｜ 2200 ｜ 3000 ｜ 4000 ｜2、反向特性数据｜电压（V）｜ 00 ｜ 10 ｜ 20 ｜ 30 ｜ 40 ｜ 50 ｜ 60 ｜ 70 ｜80 ｜ 90 ｜ 100 ｜ 110 ｜ 120 ｜ 130 ｜ 140 ｜ 150 ｜ 160 ｜170 ｜ 180 ｜ 190 ｜ 200 ｜｜：：｜：：｜：：｜：：｜：：｜：：｜：：｜：：｜：：｜：：｜：：｜：：｜：：｜：：｜：：｜：：｜：：｜：：｜：：｜：：｜：：｜：：｜｜电流（μA）｜ 000 ｜ 010 ｜ 020 ｜ 030 ｜ 050 ｜ 080 ｜ 120 ｜180 ｜ 250 ｜ 350 ｜ 500 ｜ 700 ｜ 1000 ｜ 1500 ｜ 2000 ｜ 2500 ｜3000 ｜ 3500 ｜ 4000 ｜ 4500 ｜ 5000 ｜3、绘制伏安特性曲线以电压为横坐标，电流为纵坐标，分别绘制出二极管的正向和反向伏安特性曲线。

实验3电路元件特性曲线的伏安测量法实验3 电路元件特性曲线的伏安测量法⼀、实验⽬的1.了解⾮线性元件的伏安特性；2.学习⾮线性元件伏安特性的测试⽅法；3.掌握绘制曲线的⽅法。

⼆、实验原理1.了解晶体⼆极管和稳压⼆极管的伏安特性曲线。

2.晶体⼆极管是由⼀个PN 结，加相应的电极引线和管壳封装⽽成，了解⼆极管的死区、门限电压、导通电压、击穿电压和反向电流，根据其来确定实验时电压的数据范围。

⼆极管正向电阻和反向电阻区别很⼤，电阻值随着流过电流的⼤⼩⽽变化，伏安特性曲线不对称于坐标原点，具有单向导向性。

3.稳压⼆极管利⽤反向击穿特性，稳压范围从1v 到⼏百伏。

了解稳压⼆极管的主要参数，稳定电压、最⼤允许耗散功率（超过此功率稳压⼆极管会因过热⽽烧坏）、最⼤稳定电流和最⼩稳定电流（反向击穿区起始电流）。

稳压⼆极管的正向伏安特性类似于普通晶体⼆极管，反向伏安特性则不同。

稳定电压⼀般为-5V ，电流突增，端电压维持恒定。

4.了解曲线绘制的知识。

三、主要仪器设备元器件板、直流电源、直流电压表、电流表、数字万⽤表四、操作⽅法和实验步骤1.按照接线图连好各元器件（先将⼆极管正向连接），将电阻箱电阻调到零时，按要求调节电压并记录⼀系列数据，再将⼆极管⽅向连接，按要求调节记录数据。

2.调节电阻箱电阻，按步骤⼀测量。

3.再测量稳压⼆极管，将稳压⼆极管代替⼆极管，再按照步骤⼀测量正反向。

4.将稳压源⽤恒流源代替，再做步骤三。

4.将数据⽤计算机软件绘制成曲线图。

五、实验数据记录和处理1.逐点伏安测量法的接线图：装订线2.数据记录和曲线图表7-3-1 逐点伏安测量法在恒压源下的测量数据（晶体⼆极管）电阻为不为零表7-3-3 逐点伏安测量法在恒压源下的测量数据（稳压⼆极管）电阻不为零晶体⼆极管在两种情况下的伏安特性曲线：稳压⼆极管的伏安特性曲线：表7-3-4 逐点伏安测量法在恒流源下的测量数据（稳压⼆极管）以上数据说明⽤电流源也是可以测得稳压管伏安特性数据的，且数据与电压源测得的接近。