物理师范论文——发光二极管伏安特性的研究概要
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。
实验报告-发光二极管伏安曲线测量
【实验题目】发光二极管的伏安特性【实验记录】
1．实验仪器
2．红色发光二极管正向伏安特性测量数据记录表
3．绿色发光二极管正向伏安特性测量数据记录表
4．蓝色发光二极管正向伏安特性测量数据记录表
5. 电表内阻测量： A R = 4.94Ω (30mA) V R =
6.006kΩ （6V ）
【数据处理】
在同一坐标系中作出红、绿、蓝发光二极管的伏安特性曲线。
对比红、绿、蓝三种发光二极管的伏安特性曲线，定性判断其导通电压的大小。
由图像及表格分析可知，导通电压：红色>绿色>蓝色；
大致数据为 红色： 蓝色： 绿色：
【总结与讨论】
(1)二极管阻值与电流表内阻相近，与电压表内阻相差很多，因此采取电流表外接法。
(2)在图像弯曲部分应多测几组数据，使图像更加准确。
（电流不超过20mA）
(3)发光二极管的伏安特性曲线在0到导通电压之间曲线与X轴接近，达到导通电压后快速上升，最终
应接近直线。
【复习思考题】
发光二极管有哪些应用？试举一两例并介绍其工作原理。
（1）交流开关指示灯
用发光二极管作白炽灯开关的指示灯，当开关断开时，电流经R、LED和灯泡形成回路，LED亮，方便在黑暗中找到开关，此时回路中电流很小，灯泡不会亮；当接通开关时，灯泡被点亮，LED熄灭。
（2）指示灯
当装置通电后，经过限流电阻产生mA级别的电流，流经LED的时候发光，用以指示电源接通。
报告成绩（满分30分）：⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽指导教师签名：⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽日期：⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽。
物理师范论文——发光二极管伏安特性的研究
摘要 (2)关键词 (2)一引言 (3)二实验原理 (4)2.1发光二极管的基本工作原理 (4)2.2伏安特性 (5)三实验部分 (7)3.1实验装置 (7)3.2实验内容 (7)3.2.1发光二极管伏安特性的测量 (7)3.2.2. 开启电压法测波长由开启电压 (7)3.2.3注意事项 (8)3.3实验数据记录与处理 (8)3.4实验结论 (14)四结束语 (15)五实验心得 (16)参考文献 (17)致谢 (18)摘要本文主要测量红光，白光，蓝光，绿光和黄光五种发光二极管的正向伏安特性可使我们深入理解发光二极管的发光原理、特性及其测量方法。
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。
AbstractIn this paper, measure the red, white, blue, green and yellow, five light-emitting diode forward voltage characteristics allows us to understand the light-emitting diode light-emitting principle, characteristics and measurement methods. Usually abscissa voltage, current vertical axis, draw the curve of the components of current and voltage, known as the volt-ampere characteristic curve of the component.关键词发光二极管伏安特性电流源法KeywordLight-emitting diodes Volt-ampere characteristic Current source method一引言发光二极管（ＬＥＤ）是基于注入式电致发光原理制成的,发光二极管和白炽灯相比,具有工作电压低、功耗小、体积小、重量轻、小型化、易于和集成电路相匹配、驱动简单、寿命长、耐冲击、性能稳定、响应速度快、单色性较好、价格便宜等一系列优点,因此在很多领域,它都可获得广泛应用。
二极管伏安特性曲线实验报告
二极管伏安特性曲线实验报告二极管伏安特性曲线实验报告引言：二极管是一种常见的电子元件，它具有非线性的伏安特性。
通过研究二极管的伏安特性曲线，可以更好地理解二极管的工作原理和特性。
本实验旨在通过实验测量，绘制二极管的伏安特性曲线，并分析其特点和应用。
实验过程：1. 实验器材准备：本实验所需的器材有：二极管、直流电源、电阻、万用表、导线等。
2. 实验步骤：（1）将二极管连接到电路中，注意极性的正确连接。
（2）将直流电源接入电路，调节电压为适当的范围，如0-10V。
（3）通过万用表测量电压和电流的数值，并记录下来。
（4）调节直流电源的电压，重复步骤（3），得到不同电压下的电流数值。
（5）根据测量数据，绘制二极管的伏安特性曲线。
实验结果：根据实验测量的数据，我们得到了二极管的伏安特性曲线。
在实验中，我们发现了以下几个重要的特点：1. 正向特性：当二极管的正向电压增加时，电流呈指数增长。
这是因为在正向电压作用下，二极管的P区域和N区域之间的势垒逐渐减小，导致电子和空穴的扩散增加，形成电流。
当正向电压超过二极管的导通电压时，电流急剧增加，二极管进入导通状态。
2. 反向特性：当二极管的反向电压增加时，电流基本保持为零，直到达到反向击穿电压。
反向击穿电压是指当反向电压达到一定程度时，势垒电场足以使电子和空穴发生碰撞，形成电流。
在反向击穿电压下，二极管的电流急剧增加，导致二极管受损。
3. 饱和电流和饱和电压：在正向特性中，当二极管的正向电压继续增大时，电流并不会无限增加，而是趋于饱和。
饱和电流是指当正向电压增大到一定程度时，二极管的电流达到最大值并趋于稳定。
饱和电压是指在饱和状态下，二极管的电压维持在一个相对稳定的值。
实验分析：通过实验测量得到的二极管的伏安特性曲线，我们可以进一步分析其特点和应用。
1. 整流器：二极管的正向特性使其成为一种理想的整流器。
在交流电路中，通过使用二极管，可以将交流电信号转换为直流电信号。
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。
发光二极管的伏安特曲线
发光二极管的伏安特曲线发光二极管（LED）是一种半导体器件，其伏安特（V-I）曲线是描述其电流与电压之间关系的曲线。
由于LED的特殊结构和材料，它的V-I曲线具有许多独特的特征。
本文将介绍发光二极管的V-I曲线、其特点以及如何使用它。
1. 发光二极管的基本结构和原理一个标准的LED由一个n型半导体和一个p型半导体组成。
其中n型半导体中的电子和p型半导体中的空穴在结界面处相遇并结合成激子（复合电子或复合空穴）。
这种复合释放出能量，一部分通过声子散射转化为热能，另一部分则以光子形式辐射出来，从而实现发光。
电流在LED中的流动通过注入电子和空穴实现，n型半导体中自由电子的密度比p型半导体中的空穴密度高，当在两个半导体之间加上外电压时，电子和空穴将被注入LED中，并在结界面处发生复合。
在LED正向偏压下，大量的电子与空穴在结界面内相遇，形成复合激子，并进一步形成光子并导致LED的发光。
LED的V-I曲线具有许多独特的特征。
下面是一些可能与LED V-I曲线有关的特点：（1）具有正向启动电压在LED正向偏置时，必须达到一定的电压才能促使电子和空穴结合，并产生光子。
这个电压被称为LED的正向启动电压。
通常，正向启动电压在1.8V到3.0V之间，并且取决于LED的颜色和材料。
（2）电流的线性响应一般情况下，LED的V-I曲线是近似于线性的。
这意味着，LED的电流响应近似于输入电压或电流，因此可以将LED视为一个具有线性响应的电阻。
（3）具有温度依赖性LED的发光效率和正向启动电压通常随温度升高而下降。
这是因为随着温度升高，复合激子和电子空穴的散射强烈程度增加，从而减少能够发射出光子的数量。
（4）有反向电导当电压增加到LED负向偏置时，反向电流是非常小的，通常在几毫安以下。
但是，当反向偏压接近LED的破坏电压时，反向电流会急剧增加，这可能会导致LED破坏。
3. 使用发光二极管的V-I曲线LED的V-I曲线是非常有用的，可用于设计和控制电路中的LED。
物理实验报告6_二极管的伏安特性曲线数据记录和Pn结与二极管
物理实验报告6_二极管的伏安特性曲线数据记录和Pn结与二极管实验名称：二极管的伏安特性曲线实验目的：a．了解晶体二极管的导电特性并测定其伏安特性曲线。
实验仪器：晶体二极管、电压表、电流表、电阻箱、导线、电源、开关等实验原理和内容：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。
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，然后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，直至伏特表读书为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。
参数及数据记录：见附表的数据记录表数据处理：利用所记录的正向与反向2组数据，用坐标纸分别画出二极管正、反向特性曲线。
二极管的伏安特性实验报告
二极管的伏安特性实验报告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，具有非常重要的应用价值。
它是一种具有单向导电性的电子器件，能够将电流限制在一个方向上流动。
本实验旨在通过测量二极管在不同电压下的电流变化，探究其伏安特性，并分析其在电子设备中的应用。
实验装置：本实验所需的装置主要包括：二极管、直流电源、电阻、万用表等。
实验过程：1. 首先，将二极管与直流电源和电阻连接起来，组成一个电路。
2. 调节直流电源的电压，从0V开始逐渐增加，每次增加一个固定的电压值。
3. 在每个电压值下，使用万用表测量二极管的电流，并记录下来。
4. 根据测得的电压和电流数据，绘制伏安特性曲线图。
实验结果：根据实验数据绘制的伏安特性曲线图显示，二极管的伏安特性呈现出明显的非线性特性。
在正向偏置时，电流随着电压的增加而迅速增大；而在反向偏置时，电流保持在一个极低的水平上。
讨论与分析：1. 正向偏置时，二极管的导通特性使得电流能够顺利通过。
当电压增加到二极管的正向压降（正向电压）时，电流急剧增加，呈指数增长。
这是由于二极管内部的PN结在正向偏置下形成了导电通道，电流能够自由地流动。
这种特性使得二极管在电子设备中广泛应用于整流、放大、开关等电路中。
2. 反向偏置时，二极管的导通特性被阻断，电流无法通过。
在反向电压下，二极管的电流仅仅是由于少量的载流子扩散而产生的，因此电流非常微弱。
这种反向电流被称为反向饱和电流。
反向偏置使得二极管具有了单向导电性，可以用于保护电路免受反向电压的损害。
3. 二极管的伏安特性曲线图中，还可以观察到一个重要的参数——二极管的截止电压。
截止电压是指当二极管的电压低于一定值时，电流基本上为零。
截止电压是二极管的重要参数之一，它决定了二极管在电路中的工作状态和特性。
结论：通过本次实验，我们深入了解了二极管的伏安特性及其在电子设备中的应用。
二极管具有单向导电性，能够将电流限制在一个方向上流动。
它在正向偏置下具有导通特性，在反向偏置下具有阻断特性。
二极管伏安特性实验报告
二极管伏安特性实验报告二极管伏安特性实验报告引言：二极管是一种常见的电子元件，具有非常重要的应用价值。
为了深入了解二极管的特性和性能，我们进行了二极管伏安特性实验。
本实验旨在通过测量二极管在不同电压下的电流变化，探究二极管的非线性特性和正向、反向工作状态。
实验步骤：1. 实验前准备：a. 准备好所需的实验仪器和材料，包括二极管、直流电源、电流表、电压表等。
b. 搭建实验电路，确保连接正确稳定。
2. 实验过程：a. 将二极管连接到实验电路中，确保正极连接到正极，负极连接到负极。
b. 将直流电源的电压调至初始值，记录下电压和电流的初始值。
c. 逐渐增加直流电源的电压，每次增加一个固定的步长，记录下相应的电压和电流值。
d. 持续增加电压，直至二极管达到饱和状态，记录下此时的电压和电流值。
e. 逆向连接二极管，重复上述步骤，记录反向电流和电压值。
实验结果：通过实验测量，我们得到了二极管在不同电压下的电流变化数据。
将这些数据绘制成伏安特性曲线图，可以清晰地观察到二极管的特性。
1. 正向工作状态：在正向工作状态下，二极管的电流随着电压的增加而迅速增加，形成了一个非线性的特性曲线。
当电压达到一定值时，二极管开始导通，电流急剧上升。
这是因为在正向偏置下，二极管的P区和N区之间形成了正向电压，使得电子能够顺利通过二极管。
随着电压进一步增加，电流逐渐达到饱和状态，二极管呈现出一个近似恒定的电流值。
2. 反向工作状态：在反向工作状态下，二极管的电流非常微弱，几乎可以忽略不计。
这是因为在反向偏置下，二极管的P区和N区之间形成了反向电压，阻止了电子的流动。
只有当反向电压超过二极管的击穿电压时，二极管才会发生击穿现象，电流急剧增加。
讨论与分析：通过观察伏安特性曲线，我们可以得出以下结论：1. 二极管具有明显的非线性特性，适用于许多电子电路中的整流、开关和保护等功能。
2. 正向工作状态下，二极管的导通电压约为0.7V。
这是因为在正向偏置下，需要克服二极管的PN结内固有的电位垒才能使电流通过。
发光二极管物理实验报告
1.4正向工作电流If：它是指发光二极管正常发光时的正向电流值。在实际使用中应根据需要选择IF在0.6·IFm以下。
1.5正向工作电压VF：参数表中给出的工作电压是在给定的正向电流下得到的。一般是在IF=20mA时测得的。发光二极管正向工作电压VF在1.4～3V。在外界温度升高时，VF将下降。
11.5
4.1
57.5
60.5
59
73
76
74.5
12
3.7
57
60
58.5
73
76
74.5
12.5
3.4
56.5
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74.5
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3.1
56
59
57.5
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13.5
2.8
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56.5
73
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2.3
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57
55.5
73
76
74.5
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2
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54.5
图8发光二极管法线方向光强与距离的关系测试仪器
3.同图8装置，固定光源到接收器的距离，这里我们选择在测量光强与距离关系实验中的一个适中位置（65mm），在这个位置处，光强实数较大，距离适中，符合一般二极管的使用情况，具有较强的代表性。旋转发光源，改变发光中心与导轨的夹角，观察光功率计的读数变化，在此过程中保持LED电压各距离不变。
73
76
74.5
16.5
1.7
52
55
发光二极管的特性分析
发光二极管的特性分析作者：蔡旺来源：《科技风》2016年第23期摘要：鉴于发光二极管的特性，在多个领域中都得到了广泛的应用，让人们的生活变得更加丰富多彩。
本文主要针对发光二极管的发光原理与特性进行分析。
关键词：发光二极管；发光原理；特性发光二极管具有低、小、轻、长、快、好的优点，这里所提到的低就是指所产生的电压低、具有极好的耐冲击，同时具备极强的稳定性，其生产成本低廉，而小就是指功耗和体积都比较小，便于日常的使用和安装，轻就是指发光二极管的重量较轻，长是指发光二极管的使用周期比较长，快是反应速度快，好是单色性能好，由于它的这些特点，因此它的应用范围较为广泛。
一、发光二极管的发光原理介绍发光二极管采用了注入式发光原理，其关键核心就是pn结，属于一种固体形态的半导体元器件，能够有效的将电能转化为光能，是一种半导体晶片，以支架为载体，这种半导体晶片分别接入正负极，通过树脂将整个晶片进行包裹。
发光二极管内的半导体晶片可以划分为P型半导体和N型半导体两部分，其中在P型半导体中占据主要位置的就是内部的空穴，而在N型半导体中大部分为电子。
在这两种半导体的共同作用下，形成了“P-N结”。
当二极管有电流经过时，N型半导体内的电子就会被向P区推动，电子就会和P区内的空穴进行结合，随后光子就会产生能量，这就是二极管发光的原理。
发光二极管所产生的不同颜色是由于光的波长与制作P-N结材料的不同而产生的。
发光二极管可以产生众多的颜色，人们可以根据日常的使用需求进行选择，适用于室内装饰、城市夜景、信号灯、液晶信息显示等领域的应用。
发光二极管发热英文缩减为LED，主要是由含有氮、砷和磷等多种化合物所制造而成。
通过多种化合物的共同作用所制作而成的发光二极管通常在仪器中被用作指示灯，可以发出五颜六色的光，人们利用先进的技术制作出照明产品，LED灯所采用的就是冷发光技术，具有高亮度性和低发热性，都是有无毒材料制作而成，不会造成污染，还可以再回收利用，无辐射，不产生紫外线和红外线，安全方便，是绿色光源产品，还可以用三基色原理，变换为成千上万种颜色变化，再利用先进的科学技术，实现人们对各种颜色的选择需求，它具有正向伏安特性、光谱特性和光强角分布等特性。
实验要求-发光二极管伏安特性
北京师范大学物理实验教学中心普通物理实验室·基础物理实验要求发光二极管的伏安特性实验仪器发光二极管（红绿蓝三色），直流稳压电源，数字万用表，伏特表，安培表，电阻箱，开关，导线若干，信号发生器实验内容一．二极管极性的判断:使用数字万用表二极管专用检测端粗测发光二极管（三个二极管都要测量），判断管子的正负极，并记录判断结果。
如果无法判断，暂时按照红色接头为正极进行下一步实验。
二．测量红色发光二极管的伏安特性:1． 按照预习要求设计连接电路（判断内接还是外接），稳压电源输出先设为0V ，限流电阻R =100Ω，开关先不要合上，待老师检查后再继续。
注意：发光二极管正向开启后电阻只有几欧，安培表内阻几欧，伏特表内阻几千欧2． 合上开关，缓慢调节稳压电源输出到3.0V 。
如果仍然不发光，改变二极管的连接方向再测。
如果测得发光二极管的电压0=F U V 或者3=F U V ，二极管仍然不发光，可能已经损坏，请联系老师判断。
3． 缓慢滑动滑线变阻器，使安培表的示数从0增加到20m A ，观察伏特表的变化范围，确定并选择电表量程。
注意：整个测量过程中不要换挡。
4． 固定限流电阻R =100Ω不变，改变稳压电源输出（0~3V 左右，以正向导通电流0~20mA为准可适当调整），记录二极管两端电压和正向导通电流，得到伏安特性曲线。
要求：不少于20个测量点，拐点处多测几个！三．测量绿色和蓝色发光二极管的伏安特性:方法同二。
四. 测量安培表和伏特表的内阻（对应使用的量程，断开电路测）五．（选做）设计一个简单的红绿交通灯先设计电路，待老师检查无误后再合上开关观察实验效果，并尝试改变红、绿灯的时间。
注意事项1、 电流不得超过20mA ，如果电压达到3V 二极管仍不发光，检查是否正负极接反！2、 二极管避免点亮过长时间，以免温度升高，影响测量结果。
3、 发光二极管的极性（未能判断的暂以红黑接头为依据）与电源的输出极性要一致。
二极管伏安特性曲线的研究学习资料
二极管伏安特性曲线的研究二极管伏安特性曲线的研究一、设计目的电路中有各种电学元件，如晶体二极管和三极管，光敏和热敏元件等。
人们通常需要了解它们的伏安特性，以便正确的选用它们。
通常以典雅为横坐标，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。
该设计通过测量二极管的伏安特性曲线，了解二极管的导电性的实质，使我们在设计电路时能够准确的选择二极管。
二、设计原理1、二极管的伏安特性（1）二极管的伏安特性方程为：式中，Is为反向饱和电流，室温下为常数；u为加在二极管两端电压；UT为温度的电压当量，当温度为室温27℃时，UT≈26mV。
当PN结正向偏置时，若u≥UT，则上式可简化为：IF≈ISeu/UT。
当PN结反向偏置时，若︱u︱≥UT，则上式可简化为：IR≈－IS。
可知- IS与反向电压大小基本无关，且IR越小表明二极管的反向性能越好。
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，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其导通电压时，电流急剧增加，二极管导通后，电压少许变化，电流的变化都很大。
对上述二种器件施加反向偏置电压时，二极管处于截止状态，其反向电压增加至该二极管的击穿电压时，电流猛增，二极管被击穿，在二极管使用中应竭力避免出现击穿观察，这很容易造成二极管的永久性损坏。
所以在做二极管反向特性时，应串入限流电阻，以防因反向电流过大而损坏二极管。
二极管伏安特性示意图1、2所示。
图1锗二极管伏安特性图2硅二极管伏安特性2、二极管的伏安特性曲线下面我们以锗管为例具体分析，其特性曲线如图3所示，分为三部分：图3 半导体二极管(硅管)伏安特性：(a)正向特性①OA段为死区，此时正偏电压称为死区电压Uth，硅管0.5V，锗管0.1V。
②AB段为缓冲区。
③BC段为正向导通区。
当u≥Uth时，二极管才处于完全导通状态，导通电压UF基本不变。
硅管为0.7~0.8V,一般取0.7V，锗管为0.2~0.3V，通常取0.2V。
物理师范论文——发光二极管伏安特性的研究
摘要 (2)关键词 (2)一引言 (3)二实验原理 (4)2.1发光二极管的基本工作原理 (4)2.2伏安特性 (5)三实验部分 (7)3.1实验装置 (7)3.2实验内容 (7)3.2.1发光二极管伏安特性的测量 (7)3.2.2. 开启电压法测波长由开启电压 (7)3.2.3注意事项 (8)3.3实验数据记录与处理 (8)3.4实验结论 (14)四结束语 (15)五实验心得 (16)参考文献 (17)致谢 (18)摘要本文主要测量红光，白光，蓝光，绿光和黄光五种发光二极管的正向伏安特性可使我们深入理解发光二极管的发光原理、特性及其测量方法。
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。
AbstractIn this paper, measure the red, white, blue, green and yellow, five light-emitting diode forward voltage characteristics allows us to understand the light-emitting diode light-emitting principle, characteristics and measurement methods. Usually abscissa voltage, current vertical axis, draw the curve of the components of current and voltage, known as the volt-ampere characteristic curve of the component.关键词发光二极管伏安特性电流源法KeywordLight-emitting diodes Volt-ampere characteristic Current source method一引言发光二极管（ＬＥＤ）是基于注入式电致发光原理制成的,发光二极管和白炽灯相比,具有工作电压低、功耗小、体积小、重量轻、小型化、易于和集成电路相匹配、驱动简单、寿命长、耐冲击、性能稳定、响应速度快、单色性较好、价格便宜等一系列优点,因此在很多领域,它都可获得广泛应用。
二极管伏安特性曲线的研究
二极管伏安特性曲线的研究一、设计目的电路中有各种电学元件，如晶体二极管和三极管，光敏和热敏元件等。
人们通常需要了解它们的伏安特性，以便正确的选用它们。
通常以典雅为横坐标，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。
该设计通过测量二极管的伏安特性曲线，了解二极管的导电性的实质，使我们在设计电路时能够准确的选择二极管。
二、设计原理1、二极管的伏安特性〔1〕二极管的伏安特性方程为：式中，Is为反向饱和电流，室温下为常数；u为加在二极管两端电压；UT 为温度的电压当量，当温度为室温27℃时，UT≈26mV。
当PN结正向偏置时，假设u≥UT，那么上式可简化为：IF≈ISeu/UT。
当PN结反向偏置时，假设︱u︱≥UT，那么上式可简化为：IR≈－IS。
可知- IS与反向电压大小根本无关，且IR越小说明二极管的反向性能越好。
对二极管施加正向偏置电压时，那么二极管中就有正向电流通过，随着正向偏置电压的增加，开场时，电流随电压变化很缓慢，而当正向偏置电压增至接近其导通电压时，电流急剧增加，二极管导通后，电压少许变化，电流的变化都很大。
对上述二种器件施加反向偏置电压时，二极管处于截止状态，其反向电压增加至该二极管的击穿电压时，电流猛增，二极管被击穿，在二极管使用中应竭力防止出现击穿观察，这很容易造成二极管的永久性损坏。
所以在做二极管反向特性时，应串入限流电阻，以防因反向电流过大而损坏二极管。
二极管伏安特性示意图1、2所示。
图1锗二极管伏安特性图2硅二极管伏安特性2、二极管的伏安特性曲线下面我们以锗管为例具体分析，其特性曲线如图3所示，分为三局部：图3 半导体二极管(硅管)伏安特性：(a)正向特性①OA段为死区，此时正偏电压称为死区电压Uth，硅管0.5V，锗管0.1V。
②AB段为缓冲区。
③BC段为正向导通区。
当u≥Uth时，二极管才处于完全导通状态，导通电压UF根本不变。
硅管为0.7~0.8V,一般取0.7V，锗管为0.2~0.3V，通常取0.2V。
（完整版）发光二极管及热敏电阻的伏安特性研究
（完整版）发光二极管及热敏电阻的伏安特性研究非线性电阻特性研究(一)【实验目的】（1）了解并掌握基本电学仪器的使用。
（2）学习电学实验规程，掌握回路接线方法。
（3）学习测量条件的选择及系统误差的修正。
（4）探究发光二极管和热敏电阻在常温下的伏安特性曲线。
【实验仪器】发光二极管（BT102）热敏电阻（根据实验室情况选择）滑动变阻器（0~100 Ω）定值电阻（400Ω）毫安表（0~50mA）微安表(0~50μA) 电压表（0~3v 0~6v）电源（10v）导线等【实验原理】（1）当一个元件两端加上电压，元件内有电流通过时，电压与电流之比称为该元件的电阻R（R=U/I）。
若一个元件两端的电压与通过它的电流成比例，则伏安特性曲线为一条直线，这类元件称为线性元件。
若元件两端的电压与通过它的电流不成比例，则伏安特性曲线不再是直线，而是一条曲线，这类元件称为非线性元件。
一般金属导体的电阻是线性电阻，它与外加电压的大小和方向无关，其伏安特性是一条直线（见图b）。
从图上看出，直线通过一、三象限。
它表明，当调换电阻两端电压的极性时，电流也换向，而电阻始终为一定值，等于直线斜率的倒数。
常用的晶体二极管是非线性电阻，其电阻值不仅与外加电压的大小有关，而且还与方向有关。
LED是英文light emitting diode（发光二极管）的缩写，它属于固态光源，其基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用（如图一）。
常规的发光二极管芯片的结构如图二所示，主要分为衬底，外延层（图2中的N型氮化镓，铝镓铟磷有源区和P型氮化镓），透明接触层，P型与N型电极、钝化层几部分。
图3 发光二极管的工作原理n p电场eΔVpnnpδhνhν⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕○－○－○－○－○－○－○－○－○－○－○－○－○－○－⊕⊕⊕＋＋＋－－－（a）（b）（c）电子的电势能电子的势能δ’发光二极管的核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片，在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层，称为p-n结。
实验一发光二极管光电特性研究
实验一发光二极管光电特性研究介绍：半导体发光二极管（LED）是一种电致发光器件，具有一般PN结二极管的特性。
当发光二极管的正向电压超过阈值后就会发光。
不同材料制成的发光二极管可发出不同波长（颜色）的光。
分光计是一种精确测量光线偏折角度的光学仪器，常用以测量折射率、光波波长、色散率及观测光谱一些光学参数。
光栅是根据多缝衍射原理制成的一种分光元件，可把入射光中不同波长的光区分开来，用于研究谱线结构、波长和强度等。
本实验通过测量红色高亮发光二极管的光电特性，学习正确使用发光二极管，了解发光二极管的工作原理，认识半导体发光二极管的重要应用。
了解分光计的构造，熟悉分光计的调节和使用，正确使用分光计和光栅测量波长。
仪器:红色发光二极管一只（长管脚为正极），数字万用电表二个（限用电压档，准确度0.5%+3字），5号电池两节，带开关的电池盒一个，可调电阻一只，阻值已知的固定电阻一只，接线柱面板，连接线；分光计一台（如下图1所示），光栅（L为1.67 × 10-6 m），反射镜，可调固定支架；（自备计算器，普朗克常数h = 4.13 ⨯ 10-15 eV • s，光速c = 3.00 ⨯ 108 m/s）要求：1．(本部分共14分) 测量红色发光二极管的正向伏安特性（正向电流测量范围为0-20 mA）：(1) 画出测量电路图（3.5分）。
(2) 记录测量的原始数据，画出完整的伏安特性曲线（6.5分）。
(3) 由伏安特性曲线获得正向阈值电压U D（在特性曲线上标示），列出用U D估算发光波长的公式，并算出发光波长（4.0分）。
2．(本部分共16分) 利用分光计，采用光栅衍射方法测量20mA电流下LED 的峰值发光波长及其光谱范围：(1) 调整分光计和光柵，并写出分光计及光栅调节的具体要求（3.0分）。
(2) 记录测量的原始数据（6.0分）。
（3）列出计算公式，并算出LED峰值发光波长及其光谱范围（6.0分）。
实验11 半导体二极管伏安特性的研究综述
实验3 半导体二极管伏安特性的研究世界上的物质种类繁多，但就其导电性能来说，大体上可分为导体、绝缘体和半导体三类。
某些物质，如硅、锗等，它们的导电性能介于导体和绝缘体之间，被称为半导体。
半导体之所以引起人们极大的兴趣，原因并不在于它具有一定的导电能力，而在于它具有许多独特的性质。
同一块半导体材料，它的导电能力在不同的条件下会有非常大的差别，比如，在很纯的半导体中掺入微量的其他杂质，它的导电性能将有成千上万倍地增加，并且可以根据掺入杂质的多少来控制半导体的导电性能。
人们正是利用半导体的这种独特的性质做出了各种各样的半导体器件。
本实验通过对常用的半导体器件—二极管特性的研究，了解PN结的特性、结构和工作原理，并测量二极管的部分参数。
【实验目的】1、了解PN结产生的机理和它的作用。
2、学习测量二极管伏安特性曲线的方法。
3、通过实验，加深对二极管单向导电特性的理解。
【仪器用具】HG61303型数字直流稳压电源、GDM-8145型数字万用表、滑线变阻器、FBZX21型电阻箱、C31-V型电压表、C31-A型电流表、FB715型物理设计性实验装置、可调电阻及导线若干、普通二极管、发光二极管、稳压二极管等【实验原理】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，通过元件的电流与其两端电压之间的关系称为电学元件的伏安特性。
一般以电压为横坐标，电流为纵坐标作出元件的电压-电流关系曲线，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，即其伏安特性曲线为一通过原点的直线，这类元件称为线性元件，如图3-1的直线a。
至于半导体二极管、稳压管、三极管、光敏电阻、热敏电阻等元件，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3-1的曲线b、c。
伏安法的主要用途是测量研究非线性元件的特性。
大学物理实验二极管的伏安特性
目的 原理 仪器 步骤 注意事项
报告要求
电阻元件V—A特性实验仪DH6102
1kΩ1W
mA
电流表
2mA 20mA200mA 断 2V
V
电压表
20V
0
10kΩ1W 二极管 稳压二极管 12V 0.1A
+
+
0~15V 0~ 0.2V
+
+
-
被测元件
1 10x1000 2 10x(100+10)3
电源指示
报告要求
电流表内接、外接误差ຫໍສະໝຸດ 析mA电流表内接V
电流表内接产生 电压的测量误差 电流表内阻越大， 误差越大
mA
电流表外接
V
电流表外接产生 电流的测量误差 电压表内阻越小， 误差越大
目的 原理 仪器 步骤 注意事项
报告要求
无论内接或外接，都会产生接入误差，内 接好还是外接好，需具体问题具体分析。 一般来说，如果待测对象阻值高，则较多 采用电流表内接；如果待测对象阻值低， 则较多采用电流表外接。 本实验所用电压表内阻很大（约100—1000 万欧姆），采用电流表外接测量。
目的 原理 仪器 步骤 注意事项
报告要求
目的 原理 仪器 步骤 注意事项
报告要求
1、伏安法测量时的仪表接入误差分析； 2、测绘二极管伏安特性曲线；学习使用电阻元 件V—A特性实验仪。
目的 原理 仪器 步骤 注意事项
报告要求
Pn结的导电特性
反向截止区
正向 导通区
反向击穿区
目的 原理 仪器 步骤 注意事项
--0.00**
目的 原理 仪器 步骤 注意事项
报告要求
2、测绘二极管反向伏安特性曲线（外接）
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摘要 (2)关键词 (2)一引言 (3)二实验原理 (4)2.1发光二极管的基本工作原理 (4)2.2伏安特性 (5)三实验部分 (7)3.1实验装置 (7)3.2实验内容 (7)3.2.1发光二极管伏安特性的测量 (7)3.2.2. 开启电压法测波长由开启电压 (7)3.2.3注意事项 (8)3.3实验数据记录与处理 (8)3.4实验结论 (14)四结束语 (15)五实验心得 (16)参考文献 (17)致谢 (18)摘要本文主要测量红光，白光，蓝光，绿光和黄光五种发光二极管的正向伏安特性可使我们深入理解发光二极管的发光原理、特性及其测量方法。
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。
AbstractIn this paper, measure the red, white, blue, green and yellow, five light-emitting diode forward voltage characteristics allows us to understand the light-emitting diode light-emitting principle, characteristics and measurement methods. Usually abscissa voltage, current vertical axis, draw the curve of the components of current and voltage, known as the volt-ampere characteristic curve of the component.关键词发光二极管伏安特性电流源法KeywordLight-emitting diodes Volt-ampere characteristic Current source method一引言发光二极管（ＬＥＤ）是基于注入式电致发光原理制成的,发光二极管和白炽灯相比,具有工作电压低、功耗小、体积小、重量轻、小型化、易于和集成电路相匹配、驱动简单、寿命长、耐冲击、性能稳定、响应速度快、单色性较好、价格便宜等一系列优点,因此在很多领域,它都可获得广泛应用。
它的应用涉及很多领域，从日常照明到尖端科技都有应用。
随着应用范围的扩大,研究发光二极管的特性也变得越来越重要,本实验中,主要测量红光，白光，蓝光，绿光和黄光五种发光二极管的正向伏安特性。
二实验原理2.1发光二极管的基本工作原理发光二极管是由Ⅲ2Ⅴ族化合物半导体制成的,其核心为PN结,由固体物理理论知,当P型半导体和N型半导体紧贴时(实际是在一块半导体的不同区域分别掺以受主型和施主型杂质所形成的)由于P区和N区各自有不同的费米能级因此, P 区与N区刚接触时必处于一非平衡状态如图1所示。
此时,在P区和N区界面两侧附近空间的载流子各自向对方扩散,电子与空穴的扩散均破坏结两边的电中性,从而使N区边界出现由正离子与空穴形成的正电荷积累,在P区边界出现由负离子与电子形成的负电荷积累,结两边的异号电荷形成由N区指向P区的内建电场UD,内建电场对载流子的库仑力的作用阻止了扩散的进行,当扩散作用形成的由P区指向N区的扩散电流与电场形成的反向漂移电流相等时, PN结处于平衡态,P区与N区的费米能级重合,即PN结具有统一的费米能级EF如图2所示。
当在PN结施加正向偏压时,外加电压U将抵消和减弱内建电场,此时多数载流子将容易通过PN结进入对方区域而成为少数载流子,当进入P区的电子与P区的空穴复合,进入N区的空穴和N区的电子复合时,将以发光的形式辐射出多余的能量。
电子和空穴的复合可在不同能级间进行,视材料能级不同,相应地发出不同波长的光如图3所示。
图1 P区、N区能带图图2 PN 结平衡能带图图3 PN 结电致发光原理图2.2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。
但非线性元件的R 是一个变量，因此分析它的阻值必须指出其工作电压（或电流）。
非线性元件的电阻有两种方法表示，一种称为静态电阻（或称为直流电阻），用D R 表示；另一种称为动态电阻用D r 表示，它等于工作点附近的电压改变量与电流改变量之比。
动态电阻可通过伏安曲线求出，如图4所示，图中Q 点的静态电阻D Q QR U I =,。
动态电阻D r dU dI图4 非线性元件的伏安特性曲线测量伏安特性时，受电压表、电流表内阻接入影响会引入一定的系统误差，由于数字式电压表内阻很高、数字式电流表内阻很小，在测量低、中值电阻时引入系统误差很小，一般可忽略不计三实验部分3.1实验装置1.发光二级管：红光，白光，蓝光，绿光，黄光2.电源与仪表：直流恒流电源（0~2mA，0~20mA），数字万用表（2只）3.导线3.2实验内容3.2.1发光二极管伏安特性的测量测量电路如图5所示，即采用恒流源法。
发光二极管最大正向电流I<=3V，实验点不少于15个。
根据伏安特性曲线和实验中的观察找到开启电压，并计算5个发光二极管发出光的波长。
（详细见3.2.2）图5.伏安特性测量电路3.2.2. 开启电压法测波长由开启电压Ｕ及关系式，ｅＵ＝ｈｖ＝ｈ(ｃ/λ)（其中ｈ为普朗克常数，ｃ是光在空气中光速，近似为真空中光速。
），有ＬＥＤ发射的光波的波长为λ= hc/eU （2）开启电压可以由图6中的直线与横轴的交点给出.图6.发光二极管正向伏安特性曲线（例图）3.2.3注意事项⑴在接线的过程中，注意不要将各个元件的正负向接反。
⑵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。
⑶接线时,开关要处于开的状态。
测量时，电压和电流从最小开始，实验点应均匀分布在实验曲线上。
3.3实验数据记录与处理黄光发光二极管电压（V) 电流（mA） 1.76 0.40241.55 0.0024 1.77 0.5024 1.63 0.0124 1.77 0.6024 1.66 0.0224 1.78 0.7024 1.67 0.0324 1.79 0.8024 1.68 0.0424 1.79 0.9024 1.69 0.0524 1.80 1.0024 1.69 0.0624 1.84 3.024 1.70 0.0724 1.88 5.024 1.70 0.0824 1.90 7.024 1.71 0.0924 1.92 9.024 1.71 0.1024 1.93 11.024 1.74 0.2024 1.95 13.024 1.75 0.3024 1.96 15.0241由图可以看出，开启电压为1.85V,由：eU＝ hc/ λ可得λ＝hc/ eU带入数据得λ＝585nm绿光发光二极管由图知，开启电压为2.25V,由 eU ＝ hc/ λ可得λ＝hc/ eU 带入数据得λ＝525nm电压（V)电流（mA ） 2.22 0.5020 1.67 0.0020 2.24 0.6020 2.01 0.0320 2.25 0.7020 2.03 0.0420 2.26 0.8020 2.05 0.0520 2.27 0.9020 2.07 0.0620 2.28 1.002 2.08 0.0720 2.40 3.000 2.09 0.0820 2.48 5.002 2.1 0.0920 2.54 7.002 2.11 0.1020 2.60 9.002 2.15 0.2020 2.65 11.002 2.18 0.0320 2.69 13.002 2.210.40202.7315.002电压（V)电流（mA） 2.39 0.40151.48 0.00152.43 0.50151.80 0.01152.46 0.60151.90 0.02152.49 0.70151.96 0.03152.51 0.80152.01 0.0415 2.54 0.90152.05 0.0515 2.56 1.00152.08 0.0615 2.623.0012.13 0.0715 2.70 5.0012.16 0.0815 2.77 7.0012.19 0.0915 2.82 9.0012.22 0.1015 2.87 11.0112.33 0.2015 2.96 13.0012.36 0.30153.01 15.001由图知，开启电压为2.55V,由 eU＝ hc/ λ可得λ＝hc/ eU带入数据得λ＝470nm电压（V)电流（mA） 1.72 0.40151.42 0.0015 1.73 0.50151.54 0.0115 1.74 0.60151.57 0.0215 1.75 0.70151.59 0.0315 1.76 0.80151.60 0.0415 1.76 0.90151.61 0.0515 1.77 1.0021.62 0.0615 1.84 3.0021.63 0.0715 1.88 5.0021.64 0.0815 1.92 7.0021.64 0.0915 1.94 9.0021.65 0.1015 1.96 11.0021.68 0.2015 1.98 13.0021.70 0.3015 1.99 15.002由图知，开启电压为1.70V,由 eU＝ hc/ λ可得λ＝hc/ eU带入数据得λ＝625nm由图知，开启电压为2.50V,由 eU ＝ hc/ λ可得λ＝hc/ eU 带入数据得λ＝510nm ，即为可见光的各色波长平均值电压（V)电流（mA ） 2.72 0.60 2.23 0.00 2.73 0.70 2.49 0.02 2.74 0.80 2.53 0.04 2.75 0.90 2.56 0.06 2.76 1.00 2.58 0.08 2.87 3.00 2.59 0.10 2.93 5.00 2.64 0.20 2.977.00 2.66 0.30 3 9.00 2.69 0.40 3.02 11.00 2.710.503.05 13.003.0715.003.4实验结论⑴当加在发光二级管两端的电压小于开启电压时，发光二极管不会发光，也没有电流通过；当加在发光二极管两端的电压大于开启电压时，电流急剧上升，二极管处于导通状态并发光，此时电流与电压呈线性关系。
⑵二极管具有单向导电性，且反响电流很小，其值与反向电压近似无关。
四结束语本实验研究了发光二极管的伏安特性，由于发光二极管具有很好的指向性,因此可以用作局部照明光源用,如小型台灯,小型手电筒,且因为发光二极管正常工作时所需电压2~4 V,电流仅20mA左右,因此其消耗的功率极小。