测量二极管正向伏安特性
伏安法测二极管的伏安特性(精)
3.R0为限流器(即电阻箱)，改变电阻箱的阻值可改变正向电 流值。R1为限流器，R2为分压器。改变R1和R2可输出不 同的电压值，并由电压表指示，目的是与二极管两端的电 压进行比较。
4. 通常R1值越大，可测量的UD越小，R1值很小甚至为零， 可测量较大的UD值。
实验步骤和要求
1、根据图8-2连接线路，并预置R0为最大值，R1为最大 值，R2的输出为零，注意电表的极性!
2、接通电源，注意观察有无异常情况发生，否则马上 切断电源，根据现象检查故障。
3、选择各种值UD (0.1～0.6 V)，对于每种UD值，调节 R0，使检流计指示为零，记下电流表的电流值． 4.根据测量数据，绘出二极管正向伏—安特性曲线
实验8 伏安法测二极管的伏—安特性
伏安法是测绘电阻元件伏安特性曲线的最简单的实验 方法。为了使测量更为精确，还可以利用电位差计、示波 器或电桥等检测仪器测量电阻的伏安特性曲线。 非线性电阻的伏安特性所反映的规律，总是与特定的一些 物理过程相联系的，对于非线性电阻特性和规律的深入分 析，有利于对有关物理过程的理解和认识。 实验目的 1、掌握分压器和限流器的使用方法。 2、熟悉测量伏安特性的方法。 3、了解二极管的正向伏安特性。
实验仪器和用具 器、 可变电阻箱、检流计、开关、待测二极管
．
图8-1 二极管的伏安特性
图8-2 伏安法测量二极管的特性电路
1. 当检流计指零时，电压表指示着二极管两端的正向电压值，
电流表A指示着流过二极管的正向电流 2. 如果将稳压电源的极性反向连接，按上述相同方法测量， 也可得到UD与ID的许多组数据，但这些数据表征着二极管 的反向特性。
电学元件的伏安特性测量实验报告
电学元件的伏安特性测量实验报告电学元件的伏安特性测量实验报告引言：电学元件的伏安特性是电子工程领域中一个重要的实验内容。
通过测量电流与电压之间的关系，可以了解元件的性能和特点。
本实验报告将介绍伏安特性测量实验的目的、原理、实验过程和结果分析。
一、实验目的本实验的主要目的是通过测量电阻、二极管和电容的伏安特性曲线，掌握这些电学元件的基本特性，并加深对电路中电流和电压之间关系的理解。
二、实验原理1. 电阻的伏安特性测量电阻是一个线性元件，其伏安特性曲线为一条直线，斜率为电阻值。
实验中，通过改变电阻上的电压，测量通过电阻的电流，然后根据欧姆定律计算电阻值。
2. 二极管的伏安特性测量二极管是一个非线性元件，其伏安特性曲线为一条指数曲线。
实验中，通过改变二极管的电压，测量通过二极管的电流。
由于二极管的正向电压与正向电流之间存在指数关系，因此需要在实验中选择适当的电压范围，以保证测量数据的准确性。
3. 电容的伏安特性测量电容是一个存储电荷的元件，其伏安特性曲线为一条斜率逐渐变小的曲线。
实验中，通过改变电容器两端的电压，测量电容器充电和放电的电流。
根据电容器的充放电过程，可以得到电容器的伏安特性曲线。
三、实验过程1. 电阻的伏安特性测量a. 搭建电路：将电阻与电压源和电流表连接，保证电路的稳定性。
b. 调节电压源的电压，并记录电流表的读数。
c. 重复步骤b，改变电压源的电压，测量不同电压下的电流值。
d. 根据欧姆定律，计算电阻的值。
2. 二极管的伏安特性测量a. 搭建电路：将二极管与电压源和电流表连接，保证电路的稳定性。
b. 调节电压源的电压，并记录电流表的读数。
c. 重复步骤b，改变电压源的电压，测量不同电压下的电流值。
d. 根据测量数据，绘制二极管的伏安特性曲线。
3. 电容的伏安特性测量a. 搭建电路：将电容器与电压源和电流表连接，保证电路的稳定性。
b. 调节电压源的电压，并记录电流表的读数。
c. 重复步骤b，改变电压源的电压，测量不同电压下的电流值。
实验4 二极管伏安特性曲线的测量
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。
二极管伏安特性曲线测量
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。
二极管正向伏安特性测量(精)
非线性元件伏安特性的测量
——二极管正向伏安特性测量
一、实验目的
研究非线性元件伏安特性,对二极管正向伏安特性测量
二、实验仪器
整流二极管(1N4007、数字万用表2个、DH-VC1直流恒压源恒流源、变阻器、开关、导线若干,九孔插排等。
数字万用表2个, 三、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(锗管为0.2V 左右,硅管为 0.7V 左右,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。
四、实验内容及步骤
⒈如图所示接好电路
⒉调节滑动变阻器,测量二极管在指定电压下电流表的读数,记录在表格中。
⒊画出伏安特性曲线
五、实验数据 1 2 3 4 5 6 7 8 U(v 0.20 0.40 0.50 0.55 0.60 0.65 0.68 0.69 I (mA
0.00
0.01 0.17 0.27 0.86 2.61 5.15 6.45
六、实验数据处理
七、实验结果
由上图分析,对二极管施加正向偏置电压时,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。
测定半导体二极管的伏安特性
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”。
晶体二极管的伏安特性曲线
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。
非线性元件伏安特性实验
非线性元件伏安特性实验非线性元件伏安特性的测量【目的要求】1(掌握非线性元件伏安特性的测量方法、基本电路。
2(掌握二极管、稳压二极管、发光二极管的基本特性。
准确测量其正向导通阈值电压。
3(画出以上三种元件的伏安特性曲线。
【实验仪器】非线性元件伏安特性实验仪。
仪器由直流稳压电源、数字电压表、数字电流表、多圈可变电阻器、普通二极管、稳压二极管、发光二极管、钨丝灯泡等组成。
【实验原理】1.伏安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。
这种研究元件电学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。
有些元件伏安特性除了与电压、电流有关，还与某一物理量的变化呈规律性变化，例如温度、光照度、磁场强度等，这就是各种物理量的传感元件，本实验不研究此类变化。
根据欧姆定律，电阻R、电压U、电流I,有如下关系:(1) R,UI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RD表示;另一种称为动态电阻用rD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1所示，图中Q点的静态电阻RD=UQ/IQ,动态电阻rD=dUQ/dIQ图1动态电阻表示图测量伏安特性时，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较小，本实验将其忽略不计。
2.半导体二极管半导体二极管是一种常用的非线性元件,由P型、N型半导体材料制成PN结，经欧姆接触引出电极，封装而成。
实验报告-发光二极管伏安曲线测量(完成版)
实验报告-发光二极管伏安曲线测量(完成版)实验目的：掌握发光二极管伏安特性测量的方法，熟悉发光二极管的性能参数，了解发光二极管的基本工作原理及应用；实验器材：发光二极管、数字万用表、可调直流稳压电源、电阻箱、拨码开关等；实验原理：发光二极管是一种半导体发光器件，具有导电性和较高的发光效率。
它是由P型半导体和N型半导体材料组成，电流流过PN结时，会产生光电效应，从而实现发光。
发光二极管的性能参数包括：最大允许反向电压、正向电压、正向电流、发光亮度等。
发光二极管的工作电路分为两种：直流工作电路和交流工作电路。
发光二极管伏安特性曲线的测量方法是：利用电压表和电流表对发光二极管进行正反向电压、电流的测量。
测量曲线的斜率即为发光二极管的串联电阻。
实验中首先应选用恰当的电流和电压测量范围，以免对发光二极管造成损坏。
实验操作步骤：1. 确认实验器材2. 连接电路将发光二极管、电阻箱、数字万用表、可调直流稳压电源等器材按照电路图连接好，注意正负极的连接，可调直流稳压电源的输出维持在约2V以下。
3. 测量正向电压电流特性曲线通过电压调节开关，记录正向电流电压特性曲线，将可调直流稳压电源的输出电压逐渐加大，记录相应的电流和电压测量数据。
5. 计算发光二极管特性参数根据测量数据计算发光二极管的特性参数，包括正向电压、最大允许反向电压、正向电流、发光强度、串联电阻等。
6. 实验总结实验注意事项:1. 实验时应遵守实验室安全规定，注意用电安全。
2. 确认电路连线正确，避免短路或接反。
3. 在选择电流电压范围时，应注意不要超过发光二极管的最大允许电流或最大允许电压。
4. 实验结束后，应将实验器材清洗归位，保持实验环境整洁。
8伏安法测电阻及二极管的特性
实验八伏安法测电阻及二极管的特性根据欧姆定律，如果测出电阻两端的电压U及通过电阻的电流I，则可计算出电阻值R (R = U / I )。
这种测量电阻的方法称伏-安法。
伏安法原理简单，测量方便，但由于电压表和电流表内阻的影响，往往给测量结果带来明显的系统误差，为减少测量误差，必须在实验中选择适当的实验方法和合适的仪器。
一、实验目的：1、掌握测量电学元件伏安特性的基本方法(伏安法)及误差估算；2、测绘元件电阻和二极管的正向伏安特性曲线。
3、学会“DH6101型电阻元件V-A特性实验仪”的使用方法。
二、实验仪器：DH6101型电阻元件V-A特性实验仪。
三、实验原理：1. 伏-安法测线性元件电阻伏-安法测电阻的原理如图1和图2所示，用电表测得电阻的电压、电流后，通过欧姆定律R = U/ I ，即可计算出电阻值。
伏-安法测电阻有电流表外接和电流表内接两种接线方法。
由于电表内阻的影响，不论采用哪一种接法总存在方法误差，但经修正后都可获得正确结果。
①电流表外接法图1为电流表外接法。
在外接法中，电压表和待测电阻Rx并联后再与电流表串联，故电压表指示值就是Rx上的电压Vx；而电流表的指示值I却包含了通过电压表的电流I V ，即：U = Ux I = Ix + I V若用R V 表示电压表的内阻，则11(Vx V x R R U I I I +=+= a.理论值:求解上式得：用外接法测电阻得理论值（实际值）VX R UI U R −= b.实验值:而用外接法测得电阻实验值为 IUR =，故测量值R 小于实际值X R 。
c.外接法引入的误差：测量的相对误差为 V VV X X R RR U I U I UR U I U R R R =−−−=−因此，只有当x V R R >>时才可以用外接法。
②电流表内接法图2为电流表内接法。
内接法中电流表和待测电阻Rx 串联后与电压表并联。
故电流表指示值等于通过Rx 的电流Ix ；而电压表的指示值U 却包含了电流表上的电压降U A 。
实验二十四二极管伏安特性的测定
实验三十二 二极管伏安特性的测定【实验目的】1．熟悉测量伏安特性的方法。
2．了解二极管的正、反向伏安特性。
【实验仪器】直流电源、电压表、毫安表、微安表、滑线变阻器、二极管、开关等。
【实验原理】通过一个元件的电流随元件上的外加电压而变化，这种变化关系如以电压为横坐标、电流为纵坐标可得出其关系曲线，该曲线就称为这一元件的伏安特性曲线。
通过元件中的电流I 随外加电压U 的变化可用公式I =U/R 表示，其中比例系数1/R 就是该元件的电导。
如果R 为定值，则伏安特性曲线是一条直线，具有这类性质的元件称为线性电阻元件，它们是严格服从欧姆定律的；如果R 不是定值，而是随着外加电压的变化而变化，则伏安特性是一条曲线，这类元件称为非线性电阻元件。
常用的晶体二极管就是非线性电阻元件，其阻值不仅与外加电压的大小有关，而且还与方向有关。
当二极管正极接高电势端，负极接低电势端时，电流从二极管的正极流入，负极流出，这时的伏安特性称为正向特性；反之，称为反向特性。
用伏安法测量二极管的特性曲线时，线路一般采用两种方法，即外接法（见图32-1a ）和内接法（见图32-1b ）。
由于测量电表内阻的存在，不管采用哪一种方法都会给测量结果带来系统误差。
下面将分析误差产生的原因和大小，以便在测量时合理选择线路接法。
在图32-1a 所示的外接法中，由于采用这一接法而产生的系统误差就是电压表中流过的电流I V ，并且VD D D V R U I I I I =∆=-= （32-1） 或写成相对误差的形式VD D D R R I I =∆ （32-2） 显然，电压表内阻R V 越大，二极管内阻R D 越小，电流测量产生的系统误差相对越小。
在图32-1b 所示的内接法中，由此而带来的系统误差就是电流表两端的电压U A ，并且D A D D A I R U U U U =∆=-= （32-3）其相对误差为DA D D R R U U =∆ （32-4） 显然，电流表内阻R A 越小，二极管内阻R D 越大，电压测量产生的系统误差相对越小。
(完整版)实验3半导体二极管伏安特性的研究
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。
二极管的伏安特性曲线
二极管的性能可用其伏安特性来描述——在二极管两端加电压U，然后测出流过二极管的电流I，电压与电流之间的关系i=f(u)即是二极管的伏安特性曲线，如图1所示。
图1：二极管伏安特性曲线1伏安特性表达式二极管的伏安特性表达式可以表示为下式：其中iD为流过二极管两端的电流，uD为二极管两端的加压，uT在常温下取26mv，IS为反向饱和电流。
2正向特性伏安特性曲线的右半部分称为正向特性，由图1可见，当加二极管上的正向电压较小时，正向电流小，几乎等于零。
只有当二极管两端电压超过某一数值Uon 时，正向电流才明显增大。
将Uon称为死区电压。
死区电压与二极管的材料有关。
一般硅二极管的死区电压为0.5V左右，锗二极管的死区电压为0.1V左右。
当正向电压超过死区电压后，随着电压的升高，正向电流将迅速增大，电流与电压的关系基本上是一条指数曲线。
由正向特性曲线可见，流过二极管的电流有较大的变化，二极管两端的电压却基本保持不变。
通过在近似分析计算中，将这个电压称为开启电压。
开启电压与二极管的材料有关。
一般硅二极管的死区电压为0.7V左右，锗二极管的死区电压为0.2V左右。
3反向特性伏安特性曲线的左半部分称为反向特性，由图1可见，当二极管加反向电压，反向电流很小，而且反向电流不再随着反向电压而增大，即达到了饱和，这个电流称为反向饱和电流，用符号IS表示。
如果反向电压继续升高，当超过UBR以后，反向电流急剧增大，这种现象称为击穿，UBR称为反向击穿电压。
击穿后不再具有单向导电性。
应当指出，发生反向击穿不意味着二极管损坏。
实际上，当反向击穿后，只要注意控制反向电流的数值，不使其过大，即可避免因过热而烧坏二极管。
当反向电压降低后，二极管性能仍可能恢复正常。
介绍测二极管伏安特性的几种方法
收稿日期:2004—05—10作者简介:王春会(1974-),女,辽宁朝阳市人,讲师,主要从事应用电子教学研究.【学术研究】介绍测二极管伏安特性的几种方法王春会1,佟瑞栋2(11朝阳师专,辽宁朝阳122000;21朝阳市第六中学,辽宁朝阳122000) 摘 要:通过对电表内接法、外接法、补偿法、电桥法、等效法等测二极管的伏安特性曲线的研究,评价出测量二极管伏安特性曲线的最佳方法.关键词:V -I 特性曲线;电流表;电压表;检流计中图分类号:O44116 文献标识码:A 文章编号:1008-5688(2006)03-0008-02测量二极管的伏安特性曲线是大学物理实验的重要内容之一.教学中通常使用电流表内接法和外接法,此外还有补偿法、电桥法和等效法等.本文就这几种测量方法的优缺点作一比较.1 电流表内接法如图1所示(开关K 打向1位置),这时电流表的读数I 为通过二极管D 的电流I D ;电压表上的读数V 不是二极管两端的电压V D ;而是二极管两端电压和电流表两端电压之和(比实际值偏大),V =V D +V A .如果V 、I 写成欧姆定律形式有: V =I (R D +R A ) (1)用电压表和电流表读数V 、I 作伏安特性曲线图,从(1)式可以看出,它不是二极管的伏安特性曲线,而是电流表和二极管串联后共同的伏安特性曲线.这种方法测量二极管的伏安特性曲线,存在理论误差.而且在测量时随着测量电压V 的提高,二极管的等效电阻R D 也将减小,R A 的作用加大,相对误差增大.但这种测量方法电路简单,操作方便.2 电流表外接法如图1所示(开关K 打向2位置),这时电压表的读数V 等于二极管的两端电压V D ;电流表的读数I 不是流过二极管的电流I D ,而是流过二极管和电压表电流之和(比实际偏大),即I =I D +I V .把V 、I 写成欧姆定律形式有:I =V R V +V R D V =I ・11R V+1R D =I・(R V ∥R D ) (2)用V 、I 作伏安特性曲线,从(2)式可看出,它不是二极管的伏安特性曲线,而是二极管和电压表并联后共同的伏安特性曲线.这种方法测量二极管的伏安特性曲线也存在理论误差,在测量低电压点时,二极管内阻较大,测量误差较大,随着测量点电压变高,二极管内阻变小,误差也相对变小.从(2)式我们可以看出,误差大小取决于电压表内阻和二极管等效电阻的大小.当R V µR D 时,理论误差可以忽略.一般讲,二极管正向电阻都较小,易满足R V µR D ,故电流表外接法测量二极管伏安特性曲线比电流表内接法误差要小,效果相对要好.3 补偿法第8卷第3期2006年9月 辽宁师专学报JournalofLiaoningTeachersCollege Vol 18No 13Sep 12006 补偿法测量基本原理如图2所示.工作原理为:当两直流电源的同极性端相连接,而且其电动势大小恰好相等时(U BC =U BA ),回路中无电流流过灵敏度电流计,G 的指示为0.这时流经电流表A 的电流全部通过二极管(没有任何分流).电压表上的读数就是二极管两端电压V D (G 上无电流,故压降为零).这样在表上读取电压和电流的数据,作V -I 曲线就是二极管的伏安特性曲线.测量步骤如下:(1)调C 点到最左端,调R 点到最大;(2)合上K 1;断开K 0、K;(3)调节C 点到选定电压V ;(4)合上K 、K 0;调节R ,使G 指示为0;(5)闭合和断开K 0看G 有无变化,若有变化则进一步调节R ,直到K 0断开、闭合时G 无变化为止,记录G 和A 的读数;(6)重复2～5步骤,测量出一组V -I 值,作V -I 曲线.补偿法的理论误差为零,测量误差主要来自:一是检流计的灵敏度和电流表、电压表的精度;二是测量过程中的随机误差和过失误差.这种方法测量精度较高,但电路复杂,操作麻烦.4 等效法等效法测量电路如图3所示.测量原理为:保持P 点不变,调节R 0使无论K 在1位置还是2位置,电压表上读数不变,这时有:R P ∥R V ∥R D =R P ∥R V ∥(R A +R 0),所以有:R D =R A+R 0,故I =I A .这里的R P 为R 的P 点下部电阻,可见流过二极管的电流I可通过电流表直接读取,避免了测量二极管支路电流时由于接入电表引起的接入误差.则二极管的伏安特性曲线就是V -I A的关系曲线. 测量步骤如下:(1)P 点调到最下端,R 0调到最大,合上K 1;(2)K 2合到1位置,调节P 点使V 达到测量电压值;(3)保持P 点不动,K 2合到2位置,调节R 0使电压表数值为V (不变),记录下V 、I A 值;(4)重复2～3步骤,测出一组V -I A 值,作出V -I 曲线.这种方法的优点为没有理论误差,线路简单、易操作,测量精度较高,测量误差基本和补偿法一样.5 电桥法利用电桥平衡原理,把电流表A 、电压表V 、被测二极管D 和调节电阻R W 2各作一个桥臂构成电桥电路,电路图如图4所示,图中G 为检流计,R W 2为限流电阻.调节R W 1、R W 2使电桥平衡,则此时电流表上的电流I A即为流经过二极管D 中的电流I D ,电压表所测得的电压等于二极管D 两端的电压V D ,调节R W 1、R W 2选择不同的V D值和相应的I D 值,作出V D —I D 曲线即是二极管的伏安特性曲线.测量骤如下:(1)调节R W 到最下端,打开K,合上K 1;(2)粗调R W 3、R W 2、R W 1,选定一个测量电压V ,这时合上K,看G 摆动大小和方向,分析地调节R W 2与R W 3直到检流计平衡;(3)断开、合上K,看G 有无变化;若有变化,进一步调节R W 2,直至K 合上、断开时G 无变化为止;(4)调节R W 1,选定另一个电压测量点V (由于R D 为非线性,故当调节R W 时,原电桥平衡被破坏,需要重新调平衡);(5)再调R W 2或R W 3使电桥达到新的平衡;(6)重复3～5步骤,测出一组V D 、I D 值,作出V D -I D 曲线.(下转16页)王春会,等介绍测二极管伏安特性的几种方法9 器代用品及简易装置,为学生后期实验提供良好的条件.这样做,不仅节约实验经费,还能使学生学会根据现有知识和当地条件,因陋就简地解决一些实际问题,能够培养学生自己动手、艰苦奋斗的精神.例如:在自制指示剂一节中,学生通过学习自制指示剂的基本原理,可以在不同季节里找出不同的鲜花,不同地方找出不同植物及果实,自制几种不同的指示剂.学生还可以自制一些生活用品,诸如胶水、酒精块、香皂、汽水等产品.通过这类实验,能使学生的动手能力、实践能力及实验技能得到锻炼和提高.3 激发化学制作兴趣,加强创新能力的培养兴趣是学生学习的内在动力,成功的教学需要的不是强制,而是激发学生的兴趣,自觉地启动思维的阀门.在化学制作实验教学中,有些趣味实验就是为此而专门设计开发的.例如,自制汽水、会报天气的娃娃、自制肥皂、检验是否吸烟喝酒等一些与生活实际相联系的实验,学生对此会很有兴趣.有了兴趣就有了学习的动力,有了实现实验结果的愿望,就激发了学生的求知欲.陶行知先生曾说过,创造始于问题,有了问题才有思考,有了思考,才有解决问题的方法.通过制作实验,使学生自主参与实验改革创新过程,并且把所学专业知识和专业技能融合起来,将其转化为创新精神,创新能力.例如:在制作会报天气的娃娃一节时,要求每人做一个娃娃,在潮湿天气中有颜色变化即可.同学们展开丰富的想象力,每人做的娃娃形状各异,有洋娃娃金发碧眼,有古典娃娃端庄美丽、有男有女,但都有明显的个性特征.学生们都很兴奋,感到课程角色发生了根本变化,即由课程的被动参与者和接受者变成了开发者和设计者.4 挖掘学生潜能,展示实践能力人具有极大的潜能,这一点,已经被生理学家、心理学家所证实.但一个人的潜能,深隐在思维的深处,学生自己也不知道自己有多大的潜能,这就需要在教学活动中不断地发现观察,更多地引导与鼓励.为此,创造一个良好的课堂氛围,让每个学生实实在在地感到自我存在的价值,自我理智的力量以及情感的满足.这是一种建构性的追求,尊重个性体验的课程观.在上化学制作实验课时,要抓住学生喜欢追求“新、奇、异”的特点,每做化学制作实验前,可预先告知制作的题目,要求学生制定化学制作的初步方案,学生就会查找资料,跃跃欲试,一展自己的个性潜能和聪明才智.在实验技能训练与制作作品展示中有的同学就展示了“鲜花三变”、“火山爆发”、“指纹检验”、“踩地雷”等作品,有的同学利用已有知识设计出3种不同方案,设计出使液体自燃的实验等等.展示了学生的实践能力,使学生的个性潜能得到发挥.5 综述教学实践表明,教师的教学观和学生的学习观都会发生很大的变化.从教师观来看,在教学中既强调引导和协助,又有示范和调控.从学生观来看既有学习的主导性,开放性和实践性,又有学生与教师的合作,从而教学相长.因此,高职学生在学科教学中进行技能训练及创造能力的培养,既符合高职教育的实际,又是我们现阶段现有教育的薄弱之处.应把培养创新能力和实践能力作为实验改革的核心,把实验教育视为培养创新能力和实践能力的主要途径,以满足社会发展对人才的要求.(责任编辑 王心满,朱成杰)(上接9页)电桥法测量二极管的伏安特性曲线,理论误差为零,原理简单,测量误差原因同补偿法一致,但电路较复杂,操作麻烦,不易调到想测的电压点.上面讨论了测量二极管的伏安特性曲线的五种方法,这五种方法各有优缺点.总体看,伏安法原理简单,易操作,但误差较大.补偿法、电桥法和等效法测量精度理论上一样,作出的曲线较好,但补偿法和电桥法操作麻烦,易产生偶然误差和过失误差.等效法结构简单,操作方便,测量准确,是测量二极管伏安特性曲线的一种理想方法.参考文献:[1]贾玉润.大学物理实验[M].上海:复旦大学出版社,1987.201-204.[2]林抒.普通物理实验[M].北京:人民教育出版社,1983.235-238.[3]杨介信.普通物理实验[M].北京:高等教育出版社,1987.46-59.[4]华中工学院.物理实验[M].北京:高等教育出版社,2002.84-87.(责任编辑 邵宝善,王 巍)16 辽宁师专学报2006年第3期。
测量二极管的伏安特性实验报告
V
+
－
I
反向截止区
正向导通
正向连接 V
+
－
I
反向连接
反向击穿区 PN结的伏安特性曲线
2、电表的连接和接 入误差 要同时测得二极管的电流和二极管两端的电压，无论用安培表内 接还是安培表外接 总会产生接入误差，所以要尽量减小误差，并给予修正。
安培表内接电压表测得的电压是二极管和安培表的电压之和，所 以安培表的内阻越 小，测量结果越准确。
六、数据记录：
1、 二极管的正向特性
端电压 U/V 0.6778 I/mA（外接） 1.9999 端电压 U/V 0.6270 I/mA（外接） 0.3160 端电压 U/V 0.5670 I/mA（外接） 0.0443
mA 表外接时二极管的正向特性 0.6770 0.6670 0.6570 1.9355 1.3378 0.9276 0.6170 0.6070 0.5970 0.2230 0.1584 0.1135
备注：
指导教师签字： 年月日
注：1、报告内的项目或内容设置，可根据实际情况加以调整和补充。 2、教师批改学生实验报告时间应在学生提交实验报告时间后 10 日内。
反向特性： 当二极管的正极接在低电位端，负极接在高电位端，此时二极管 中几乎没有电流流 过，此时二极管处于截止状态，这种连接方式，称为反向偏置。二极管处于反向偏置时， 仍然会有微弱的反向电流流过二极管，称为漏电流。当二极管两端 的反向电压增大到某 一数值，反向电流会急剧增大，二极管将失去单方向导电特性，这 种状态称为二极管的 击穿。
四、实验仪器：
电阻元件 V—A 特性实验仪 DH6102（安培表、电压表、变阻器、直流电源、二极 管等。）
测量二极管的伏安特性实验报告
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。
2． 在上述实验中,为何要将电压表内接, 若将电流表内接有何不便? 已知电流表内阻约为98 。
答：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），电压表内接，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。
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。
U/V
0.6500
0.6400
0.6300
0.6200
0.6100
用伏安法测定二极管的特性曲线
1§4.4 用伏安法测定二极管的特性曲线目的1．掌握分压器和限流器的使用方法； 2．用伏安法研究非线性元件的特性； 3．学会设计电路并能正确选择测量仪器. 设计要求1．写出设计公式及实验仪器; 2．画出测量线路3．测量二极管的正向伏安特性曲线；4．用线性回归的方法求二极管电流的经验公式)1(-=d aV e D e I I ； 5．掌握内接法和外接法的适用条件.设计提示电流表内接法和外接法适用条件假设待测电阻两端的电压为V ,流过它的电流为I ,并且都已经测量到了,则其电阻值R x 可由下式计算若使用的电流表的内阻R A 很小,而电压表的内阻R V 非常大,则上式计算的结果是正确的,否则必须考虑R A 或R V 对测量结果的影响.图4.4-1为测量未知电阻R x 的电路.当开关K 接“1”时,电流表和R x 都接在电压表的测试端之内,称为电流表的内接法.因此,有关系式)(X A R R I V +=成立,或写成如果用IV表示待测电阻值,则产生的系统误差为由于电压表的读数大于电阻两端的电压值而产生正的系统误差,由(4.4-1)式计算出来的阻值比实际的R X 大.若R A 值已值,就可以计算E 1的大小.当开关K 和“2”接通时,电流表接在电压表的测试端之外,称为电流表的外接法,因此有关系式)14.4(-=IV R xR AR X图4.4-1A X R IVR -=)24.4(1-=-=XAX XR RR R I VE )1(VX X X V R R R V R V R V I +=+=2或写成)1(VX X R R I V R +=.如果用I V作为待测电阻值,则产生的系统误差为由于通过电流表的电流比通过R X 的电流大而产生负的系统误差.所以,测量值比实际电阻值小,若R V 值已知,则可以计算E 2的大小.对于给定的未知电阻,到底是采用内接法还是外接法,这要取决于测量精确度的要求和E 1、E 2的大小.如果E 1和E 2都比较小,但1E >2E ,则可采取外接法,反之采用内接法. 将(4.4-2)和(4.4-3)式比较可的出内接法与是外接法的使用条件.当1E <2E 时,采用内接法,即可化成02>--V A X A X R R R R R ,解关于R X 的一元二次不等式可以得到内接法的使用条件,即如果电压表的内阻远大于电流表的内阻(即R V >>R A ),则(4.4-4)式表明,待测电阻值大于电流表内阻与电压表内阻的几何中项时,采用内接法所产生的系统误差较小,若R X 与V A R R 接近时,两种方法都可以,否则采用外接法.思考题1．怎样用伏安法测定电流表或电压表的内阻?)34.4(112-+-=-=XVXXR R R R I VE XV XAR R R R +≤11)4(212V A A A X R R R R R ++>)44.4()2(21-=+>V A V A A X R R R R R R。
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测量二极管正向伏安特性
一、实验摘要
1、搭接一个调压电路，实现0~5V电压可调；
2、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，列表记录U、I值；
4、给二极管的测试电路的输入端加峰峰值为3V的正弦波（交流），用示波器观察该电路的输入输出波形。
二、实验环境
100Ω电阻一只、实验箱一个，示波器一台，函数信号发生器一台，面包板一个，色环电阻若干，导线若干，稳压二极管一个，电位器一个，万用表一个。
三、实验原理和实验电路
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。
实验一电路：
实验二电路：
四、实验步骤和数据记录
实验一：
➢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；
➢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；
➢根据记录的数据绘制二极管的伏安特性曲线（正向）。
实验二：
➢在面包板上，将二极管与高值色环电阻（5.05 kΩ）串联；
➢用函数信号发生器给二极管电阻两端加峰峰值为3V的正弦波（交流），示波器CHA 测量输入波形，CHB测量输出波形（接在高值电阻两端）。
波形图：
五、实验结果计算和分析
二极管正向伏安特性曲线图：
六、实验总结
由上图分析，对二极管施加正向偏置电压时，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。
根据实验数据绘制的二极管伏安特性曲线与二极管实际性质相符，说明实验结果正确。