物理师范论文——发光二极管伏安特性的研究
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）。
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。
发光二极管特性的实验研究
发 光 二极 管 （ Ｅ 作 为 现代 科 技 的 产 物 ， Ｌ Ｄ） 特
（ 光）磷化镓二极 管 （ 光）铟氮化 稼 （ 色） 红 ； 绿 ； 蓝 等。
点 非常 明显 ： 寿命 长 、 光效 高 、 无辐 射 与低 功 耗 。 ］ 它 的应用 涉及 很 多 领 域 ， 日常 照 明 到 尖 端科 技 从
为衍 射角 ， 是光 栅 法 线 与衍 射 方 位 角 之 间 的 夹 它 角。 由上式 可见 ， 同一 级 的衍射 条 纹 ， 如果 波 长 不
同其衍 射 角不 同 ， 以光 栅具 有分 光功 能 。 所
实验 上 ， 只要选 择光 栅常 数 已知 的光栅 ， 待 用
图 ４ 伏 安 特 性 曲 线
研 究 了市 面上 销 售 的 红光 、 光 和 蓝 光 三 种 绿 Ｌ Ｄ 的发 光 稳 定 性 、 安 特 性 和 发 光 波 长 等 特 Ｅ 伏
［ ］ ｈｔ ：／ ｆ．ｅ．ｒＳ ｈ ／ ／ ｐ ０ ０ ｐ ｆ ２ ｔ ／ ｉ ｕ ｅａ｛／ ｐ ｎ Ｔｐ ｘ ２ ２ ． ｄ ｐ ｒ ［ ］ 张凤 兰． ３ 高亮 度 发 光 二极 管 波 长测 量 实 验 的设 计 ［］ 实验技术 与管理 ，０ ５ Ｊ． ２０．
都 有应 用 。文章 中研 究 了市 面 上 销 售 的红 光 、 绿
２ 实 验 原 理 及 数 据 分 析
２ １ Ｌ Ｄ的发光 稳 定性 ． Ｅ
光 和 蓝光 三 种 Ｌ Ｄ的发 光稳 定 性 、 安 特性 和 发 Ｅ 伏 光 波 长等 特 性 。其 中 Ｌ Ｄ 的发 光 波长 ， Ｅ 分别 采用
孙为 ， 唐军杰 ， 王爱军 ， 大学物理 实验［ ． 等． Ｍ］ 北京 ：
中 国石 油 大 学 出 版 社 ，０ ７ ２０ ．
大学物理实验报告-二极管伏案特性曲线
得分教师签名批改日期深圳大学实验报告课程名称：大学物理实验（一）实验名称：实验3 测量二极管的伏安特性学院：物理科学与技术学院专业：课程编号：组号：指导教师：报告人：学号：实验地点科技楼903实验时间：2011 年05 月16 日星期一实验报告提交时间：2011 年05 月23 日1、实验目的_____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ 2、实验原理_____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 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_____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________3、实验仪器仪器名称组号型号量程△仪4、试验内容与步骤__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________5、数据记录正向特性曲线U/VI/mA反向特性曲线U/VI/mA6、数据处理利用以上两组数据，用坐标分别画出二极管正、负特性曲线7、实验结果与讨论（1）为什么反向特性曲线要进行电流修正？（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98Ω。
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半导体二极管是一种简单的电子元件，广泛应用于各种电子设备中。
它具有可控阻抗、低失调及低噪声的特点，是电路的重要组成部分。
另外，它的特性还可以通过伏安特性来表示。
实验3是半导体二极管伏安特性的研究。
实验3采用典型的水平式直流工作，使用电子学专用台架安装正向和反向稳压电源，并将正向和反向电流传感器安装在直流电源和二极管之间，通过电子学仪表连接相应仪器来测量正向电流和反向电流。
将二极管安装在台座上，一般被称作二极管座，用带有绝缘手柄的螺钉接触给二极管上桥，使用双表头电源的稳定直流电压依次给二极管配电，然后根据实验计算出正向电流和反向电流，从而绘制出伏安曲线。
实验中，以正向和反向稳压电源调节器中输出的电压为横坐标，以电流传感器测得的正向电流和反向电流值分别为纵坐标，绘制出的一张曲线就是二极管的伏安曲线，其解释伏安曲线的特点，如截距、正向电流、反向电流，有助于理解半导体二极管的工作原理。
根据实验3的结果，正向电流随着正向和反向稳压电源的调节而变化，而反向电流亦然。
当正向电压恒定为固定值时，正向电流呈现单调递增趋势。
而当反向电压恒定时，反向电流呈现一个凹槽状的特性，在此凹槽上正向电流保持恒定，即转折点，这是二极管的特性之一。
而实验中，用制表法表示时，转折点的值为正向电压和反向电流之和，即转折电压。
本实验可以测试出二极管的特性，由此可以得出该二极管的伏安曲线，从而分析和推断其工作原理。
研究半导体二极管伏安特性，不仅解释二极管的工作原理，而且可以用来设计和分析有关半导体电路中的工作逻辑等，具有重要意义。
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。
2016上师杯物理实验-发光二极管等
Pt100铂电阻温度传感器
0℃:Rt =100Ω,100℃:Rt =138.5Ω
2 3 -200—0℃：Rt R0 1 At Bt C ( t 100 C ) t
0—650℃： Rt R0 (1 At Bt 2 ) 0—100℃： Rt R0 (1 At 1 ) A1是温度系数,约为
3
2019/2/16
4
一、实验任务的定位
研究对象： 非线性元件 ——二极管 研究任务： 非线性元件的伏安特性
研究内容： 普通二极管伏安特性的测量
+
-
稳压二极管伏安特性的测量
+
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非线性元件伏安特性的测量
学科原理 ——PN结及其特征 PN结的形成:
当P型和N型半导体接触时, 空穴会 从P型半导体向N型半导体扩散,电子 会从N型半导体向P型半导体扩散.
31
光敏传感器光电特性的测量
实验原理 —— 实验方式或方法
⑷光敏二极管的光照特性 （光电导模式：负偏置）
p
一定反向偏置下
I sc — Lx
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光敏传感器光电特性的测量
二、实验方案的设计
实验原理 —— 实验方式或方法 ⑷光敏二极管的伏安特性 （光电导模式：负偏置）
一定光照下
I sc — V反
画出光敏二极管处于零偏置时的开路电压的光照特性曲线
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光敏传感器光电特性的测量
2.2光敏二极管（光伏模式）的光照特性测试 —— 短路电流Isc与光照的关系 •数据采集与处理
光敏二极管(光伏模式)的光照特性实验数据采集记录表
光源电压（V）
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
59.5
58
73
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74.5
13
3.1
56
59
57.5
73
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13.5
2.8
55
58
56.5
73
76
74.5
14.5
2.3
54
57
55.5
73
76
74.5
15.5
2
53
56
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
【精品】测量二极管的伏安特性
【精品】测量二极管的伏安特性测量二极管的伏安特性是一种实验，用于研究二极管在电压变化时的电流行为。
通过这种方式，我们可以了解二极管的基本性质和行为。
本实验主要采用控制变量法，即在保证其他因素不变的情况下，改变输入电压，观察输出电流的变化。
一、实验目的：1.理解二极管的单向导电性；2.了解二极管的伏安特性曲线；3.掌握二极管的基本应用。
二、实验原理：二极管是一种具有单向导电性的半导体器件。
在正向偏置时，电流可以流过二极管；而在反向偏置时，电流被阻止。
二极管的伏安特性曲线反映了电压与电流之间的关系。
三、实验步骤：1.准备实验器材：电源、电阻器、二极管、开关、导线、电压表和电流表。
2.将电源、电阻器、二极管、开关、电压表和电流表按照正确的连接方式连接起来。
3.先将二极管短路，调节电源电压，观察电压表和电流表的读数，并记录下来。
4.然后将二极管接入电路中，重复步骤3，记录下不同电压下的电流值。
5.根据实验数据绘制二极管的伏安特性曲线。
四、实验结果与分析：1.在本次实验中，我们观察到二极管具有明显的单向导电性。
当电压为正向偏置时，电流能够顺利通过二极管；而当电压为反向偏置时，电流几乎为零。
这说明二极管可以有效地阻止反向电流。
2.通过实验数据，我们发现随着电压的增加，电流也逐渐增加。
这是因为当电压增大时，电场力增强，驱使载流子加速运动，导致电流增加。
这一趋势在伏安特性曲线上表现为斜率逐渐增大的直线段。
3.在高电压区域，伏安特性曲线的斜率有所减小。
这是由于在高电压下，载流子的速度接近饱和，导致电流增加的速度减缓。
此外，在高电压区域还可能存在其他的一些物理效应，如空间电荷区的扩展等，这些效应也会影响电流的增长速度。
4.通过本次实验，我们得出二极管的伏安特性曲线是一条斜率逐渐增大的直线，并在高电压区域有所弯曲。
这一曲线反映了二极管的单向导电性和它的基本性质。
根据这一特性，我们可以将二极管应用于各种电路中，如整流电路、开关电路等，以实现电能的有效转换和控制。
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
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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。
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Pn结的导电特性
反向截止区
正向 导通区
反向击穿区
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--0.00**
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2、测绘二极管反向伏安特性曲线（外接）
（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。
LED特性研究
三、 实验过程及装置
1、实验内容与步骤。
（1）LED 伏安特性的研究
1）按图 5 连接电路，电流表外接。
2）保持量程不变，逐步增加电流
值，直至电流表的示数到达
10mA 为止； 对所有测得的电
图 5 伏安特性测量电路图来自流、电压值拟合。3）减小电流表的量程，测量小电流时 LED 的伏安特性。
4）换用电流表内接法重新测量白光 LED 的伏安特性。
������������ = ℎ������/������������ ,
（4）
图 4 LED 相对光强与波长的关系
式中������������为 LED 材料的禁带宽度[4]。 在谱线两侧存在发光强度等于峰值一半的两个点，这两点之间的宽度∆λ叫做 光谱半宽度，也称为线宽。它表示 LED 光谱的纯度。
虽然二极管电流方程的普遍形式为（1）式，但是（1）式并未反映出测量过
程中二极管内部一些因素的影响,如耗尽层复合电流、表面漏电流及二极管体电
阻等。更符合实际情况的二极管电流方程的形式应为：
������
=
������������
������������ (������ ������������������
U (mW) 图 15 d=73.2mm 时 η~UI 曲线
用公式 =
对 P~I 特性直线拟合，得到拟合函数：
P = (1
1 ) −(
),
(10)
拟合系数 2 =
,拟合关系较好。由图 13 可知，d=73.2mm 时 LED 的
效率最大值为 0.448%，对应的电功率 P=13.6mW。
3、LED光强空间分布 。
P－I 特性：即 LED 轴向光强与正向注入电流的关系特性。LED 光强的测量是
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。
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。
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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。