半导体二极管伏安特性
二极管的伏安特性曲线实验报告
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。
模拟电路0102 第一讲 半导体-二极管伏安特性
热平衡条件（质量作用定律）：两种热平衡 载流子浓度的乘积恒等于本征载流子浓度的 平方：
n p ni2
电中性条件：假设在室温时杂质原子已全部 电离，则带负电的自由电子浓度恒等于带正 电的施主杂质离子和空穴浓度之和：
n p Nd Nd
通常满足 Nd p 时：
( p ni2 / Nd )
.. .. . . .
空间电荷区（耗尽层、阻挡层）：在交界面附 近出现的带电离子集中的薄层。
。。。。。。。。. . 。。。。。。。。. . 。。。。。。。。. .
内电场：空间电荷区的左半部是带负电的杂质 离子，右半部是带正电的杂质离子，从而在空 间电荷区中就形成了一个由N区指向P区的内建 电场。
漂移运动：在内电场的作用下，空穴向P区漂 移，电子向N区漂移，载流子在电场作用下的 这种运动。
电子与空穴电荷量相等，极性相反。
自由电子和空穴的复合 ： 在自由电子和空 穴的产生过程中，自由电子在热骚动过程中和空 穴相遇而释放能量，电子—空穴对消失。
动态平衡：
ni pi
它们与温度T 的关系：
3 Eg0
ni(T) pi(T) AT 2e 2kT
在常温下( T 300K)， 硅
ni pi 1.431010 / cm3
1.2.3 PN结的电容特性
PN结的结电容：在外加电压发生变化时，PN结 耗尽层内的空间电荷量和耗尽层外的载流子数 目均发生变化，这种电荷量随外加电压变化的 电容效应。
1.势垒电容
势垒电容：阻挡层中电荷量随外加电压变化而
改变所呈现的电容效应，用 CB 表示：
CB
CB0
1
u U
n
利用PN结的势垒电容效应而制造的变容二极管 (压控可变电容器)，在现代电子线路中得到广 泛应用。
测量半导体二极管的伏安特性
选择合适的电流表、电压表进行测量，避免因测量工具选择不当导 致测量误差或损坏仪器。
异常情况的处理和应急措施
遇到异常情况应立即停止实验
如发现仪器故障、电路短路、电流过大等情况，应立即切断电源，保护仪器和人身安全。
掌握基本的急救措施
在实验过程中，如发生触电、火灾等紧急情况，应掌握基本的急救措施，如心肺复苏、灭 火等。
定期检查实验设备
定期对实验设备进行检查和维护，确保设备正常运转，防止因设备故障引发意外事故。
THANKS
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详细描述
当正向电压施加在二极管上时，PN结内的电子和空穴受到电场作用而分离，形成正向电流。当反向电压施加时 ，由于空间电荷区的存在，电流被阻止。在一定温度下，二极管的伏安特性呈指数关系，表现为正向导通电压随 电流增大而增大，反向击穿电压随温度升高而增大。
02
CATALOGUE
伏安特性测量原理
伏安特性的定义
确保电源安全
使用可靠的电源，避免使用破损或老化的电源线 ，确保电源接地良好。
避免电磁干扰
在实验过程中，应尽量减少周围环境中可能产生 电磁干扰的设备，如手机、微波炉等。
操作过程中的安全注意事项
遵循操作规程
按照规定的步骤进行实验操作，避免因操作不当引发意外事故。
注意观察仪器状态
在实验过程中，应时刻关注仪器的工作状态，如发现异常应及时停 止实验并检查。
伏安特性的分析
正向特性分析
分析正向伏安特性曲线，研究二极管在 正向偏置下的电流随电压的变化规律， 了解其正向导通电阻、正向电压降等参 数。
VS
反向特性分析
分析反向伏安特性曲线，研究二极管在反 向偏置下的电流随电压的变化规律，了解 其反向截止电流、反向击穿电压等参数。
二极管伏安特性曲线的理论分析
二极管伏安特性曲线的理论分析
二极管伏安特性曲线是指二极管在不同的电流和电压条件下的特性曲线，它可以反映出二极管的工作特性。
首先，我们来看一下二极管伏安特性曲线的基本结构。
二极管伏安特性曲线的基本结构是一条从左上角到右下角的抛物线，其中左上角的点代表二极管的开关状态，右下角的点代表二极管的饱和状态。
接下来，我们来看一下二极管伏安特性曲线的理论分析。
二极管伏安特性曲线的理论分析是基于二极管的物理结构和工作原理，以及电路中的电压和电流的变化。
首先，我们来看一下二极管的物理结构和工作原理。
二极管是一种由两个半导体层组成的电子器件，其中一个半导体层是N 型半导体，另一个半导体层是P型半导体。
N型半导体层和P 型半导体层之间形成了一个受控的电子通道，当电压施加到N 型半导体层和P型半导体层之间时，电子通道就会打开，从而使电流流过。
其次，我们来看一下电路中电压和电流的变化。
当电压施加到N型半导体层和P型半导体层之间时，电流会随着电压的增加而增加，但是当电压超过一定的阈值时，电流就会达到饱和状态，此时电流不再随着电压的增加而增加。
最后，我们来看一下二极管伏安特性曲线的理论分析。
根据二极管的物理结构和工作原理，以及电路中电压和电流的变化，我们可以得出二极管伏安特性曲线的理论分析：当电压施加到N型半导体层和P型半导体层之间时，电流会随着电压的增加而增加，但是当电压超过一定的阈值时，电流就会达到饱和状态，此时电流不再随着电压的增加而增加，从而形成了从左上角到右下角的抛物线形的二极管伏安特性曲线。
以上就是二极管伏安特性曲线的理论分析，它可以反映出二极管的工作特性，为电子工程师提供了重要的参考依据。
测量半导体二极管的伏安特性
实验目的
1、了解电学实验常用仪器的规格、性能，学习它们的使用方法。 2、学习电学实验的基本操作规程和连接电路的一般方法。 3、掌握电阻元件伏安特性的测量方法，用伏安法测电阻。 4、了解系统误差的修正方法，学会作图法处理实验数据。
实验原理
利用欧姆定律求导体电阻的方法称为伏安法，它是测 量电阻的基本方法之一。为了研究材料的导电性，通 常作出其伏安特性曲线，了解它的电压与电流的关系。 伏安特性曲线是直线的元件称为线性元件，伏安特性 曲线不是直线的元件称为非线性元件，这两种元件的 电阻都可以用伏安法测量。
半导体二极管是一种常用的非线性电子元件，两个电极 分别为正极、负极。二极管的主要特点是单向导电性， 其伏安特性曲线如图（b）所示。其特点是：在正向电流 和反向电压较小时，伏安特性呈现为单调上升曲线；在 正向电流较大时，趋近为一条直线；在反向电压较大时， 电流趋近极限值 ,叫做反向饱和电流。 IS
实验仪器
(a) 线性元件的伏安特性
(b)非线性元件的伏安特性
伏安法 电流表内接法
V R I
RmA V Vx VmA R Rx RmA Rx 1 Ix Ix R x
电流表外接法
Vx Vx Rx 1 R I I x IV 1 1 Rx 1 Rx RV RV
0.55
0.60
0.65
0.70
3.测量小灯泡灯丝伏安特性
Ui(V) I(mA)
0.2
0.4
0.6
0.8
2
5
6.3
注意事项
l、为保护直流稳压电源，接通与断开电源前均需先使其输 出为零，然后再接通或断开电源开关。输出调节旋钮的 调节必须轻、缓。 2、更换测量内容前，必须使电源输出为零，然后再逐渐增 加至需要值．否则元件将会损坏。 3、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。
物理实验讲义实验半导体二极管伏安特性的研究
物理实验讲义实验半导体二极管伏安特性的研究实验目的：1.了解半导体二极管的结构和原理；2.研究半导体二极管的伏安特性。
实验器材：1.半导体二极管2.直流电源3.万用表4.电阻箱5.连线电缆6.示波器实验原理：半导体二极管是一种特殊的二极管，其结构由P型半导体和N型半导体组成。
在P型半导体的一侧注入少量杂质，形成少数载流子浓度高的区域，称为PN结。
PN结的一个端口称为阳极，另一个端口称为阴极。
在正向偏置情况下，电流可从P端流向N端，此时二极管呈现低阻态，称为正向导通。
而在反向偏置情况下，电流几乎无法通过二极管，此时二极管呈现高阻态，称为反向截止。
伏安特性是研究电流和电压之间关系的曲线。
通过研究半导体二极管的伏安特性，可以了解其正向导通和反向截止特性，以及其在电子电路中的应用。
实验步骤：1.将半导体二极管连接在电路板上。
2.将直流电源正极连接至二极管的阳极，负极连接至二极管的阴极。
3.用万用表测量二极管的两端电压，记录下实验数据。
4.调节直流电源的电压，逐渐增大，记录下不同电压下的电流值。
5.将直流电源正极连接至二极管的阴极，负极连接至二极管的阳极。
6.重复步骤3-5，记录下反向偏置下的电流和电压数据。
7.根据所得数据，绘制半导体二极管的伏安特性曲线。
实验注意事项：1.操作过程中要遵守安全操作规程，确保实验安全进行。
2.实验过程中应注意测量仪器的精度和准确性，保持测量值的可靠性。
3.实验结束后，关闭所有电源并清理实验现场。
实验结果分析：根据所得数据绘制的伏安特性曲线，可以得出以下结论：1.在正向偏置区域，随着电压的增加，电流逐渐增大，二极管呈现低阻态，即正向导通。
2.在反向偏置区域，随着电压的增加，电流基本保持在很小的范围内，二极管呈现高阻态，即反向截止。
实验拓展：1.研究不同类型（如硅、锗）的半导体二极管的伏安特性，并比较它们之间的差异。
2.分析伏安特性曲线并计算二极管的串联电阻、导通电压等参数。
半导体二极管的伏安特性
锗管0.1V
正向 特性
0 反向
特性 锗管
正向 特性
0 反向特性 死区
电压 硅管
模拟电子技术
1 半导体二极管及其应用 (3) 有压降
导通后（即uD大于死区电压后）
iD 正向 特性
即 uD升高， iD急剧增大
反向 特性
O uD
模拟电子技术
1 半导体二极管及其应用
管压降uD 约为
模拟电子技术
1 半导体二极管及其应用
热击穿： PN结被烧坏，造成二极管的永久性损坏。
根据反向击穿 的机理不同：
齐纳击穿 雪崩击穿
模拟电子技术
模拟电子技术
iD
正向特性
死区 电压
O
uD
击穿电压 U(BR)
反向特性
模拟电子技术
1 半导体二极管及其应用
击穿的类型： 根据击穿可逆性分为
电击穿 热击穿
电击穿： 二极管发生反向击穿后，如果
a. 功耗 PD( = |UDID| ) 不大。 b. PN结的温度小于允许的最高结温 c. 降低反向电压，二极管仍能正常工作。
1 半导体二极管及其应用
1.2 半导体二极管
1.2.1 半导体二极管的结构和类型 1.2.2 半导体二极管的伏安特性
模拟电子技术
1 半导体二极管及其应用 1.2.2 半导体二极管的伏安特性
半导体二极管两端电压uD与流过它的 电流iD之间的关系称为伏安特性
uD
iD
模拟电子技术
1 半导体二极管及其应用
硅管0.6~0 .8V 锗管0.2~0.3V
估算时取管压降uD
硅管---0.7V 锗管---0.3V
模拟电子技术
激光二极管的特性
激光二极管的特性激光二极管的特性1、伏安特性半导体激光器是半导体二极管，具有单向导电性，其伏安特性与二极管相同。
反向电阻大于正向电阻，可以通过用万用表测正反向电阻确定半导体激光二极管的极性及检查它的PN结好坏。
但在测量时必须用1k以下的档，用大量程档时，激光器二极管的电流太大，容易烧坏。
2、P—I特性激光二极管的出射光功率P与注入电流I的关系曲线称为P-I曲线。
注入电流小于阈值电流Ith时，激光器的输出功率P很小，为自发辐射的荧光，荧光的输出功率随注入电流的增加而缓慢增加。
注入电流大于Ith时，输出功率P随注入电流的增加而急剧增加，这时P—I 曲线根本上是线性的。
当I再增大时，P—I曲线开始弯曲呈非线性，这是由于随着注入电流的增大，使结温上升，导致P增加的速度减慢。
判断阈值电流的方法：在P—I特性曲线中，激光输出段曲线的向下延长线与电流轴的交点为激光二极管的阈值电流。
3、光谱特性激光二极管的发射光谱由两个因素决定：谐振腔的参数，有源介质的增益曲线。
腔长L确定纵模间隔，宽W和高H决定横模性质。
如果W和H足够小，将只有单横模TEM00存在。
多模激光二极管在其中心波长附近呈现出多个峰值的光谱输出。
单纵模激光器只有一个峰值。
工作在阈值以上的1mm腔长的增益导引LD的典型发射光谱激光二极管是单模或多模还与泵浦电流有关。
折射率导引LD，在泵浦电流较小、输出光功率较小时为多模输出；在电流较大、输出光功率较大时那么变为单模输出。
而增益导引LD，即使在高电流工作下仍为多模。
折射率导引激光器光谱随光功率的变化发射光谱随注入电流而变化。
IIt 发射激光，光谱突然变窄。
因此，从激光二极管发射光谱图上可以确定阈值电流。
当注入电流低于阈值电流时光谱很宽，当注入电流到达阈值电流时，光谱突然变窄，出现明显的峰值，此时的电流就是阈值电流。
IIt 激光辐射4、温度特性半导体激光器的阈值电流随温度的升高而增加，变化关系可表示为：T/T0) Ith(T)?Aexp(式中T0是衡量阈值电流Ith对温度变化敏感程度的参数——叫特征温度，取决于器件的材料和结构等因素，T0值越大，表示Ith对温度变化越不敏感，器件的温度特性越好。
伏安特性曲线
（一）线性电阻的伏安特性曲线由图可知，伏安特性曲线的斜率为0.9944，故实验测得线性电阻阻值为1/994.4=1005.6Ω。
实际电阻的标称值为1000Ω，相对误差为E=(|1000-1005.6|/1000)*100%=0.56%。
误差原因：实验中采用电流表内接法，电压表的读数包括了电流表的压降，因此计算所得电阻为电流表内阻和线性电阻之和，偏大。
（二）半导体二极管伏安特性曲线 1、正向特性U/V 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 I/mA 1.992 3.976 5.956 7.953 9.947U/V 0.20 0.40 0.60 0.62 0.64 0.66 0.68 0.70 I/mA0.004 0.004 0.013 0.023 0.042 0.084 0.173 0.3592、反向特性U/V 2.00 4.00 6.00 6.20 6.40 6.60 6.80 I/mA 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004 8.034（三）理想电压源伏安特性曲线I/mA 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0U/V 10.032 10.032 10.031 10.030 10.030（四）实际电压源伏安特性曲线I/mA 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0U/V 9.406 8.853 8.545 7.842 7.421由公式U=Us-IRs，伏安特性曲线的斜率为电源内阻，可求得实际电源内阻49.8Ω.实验中，实际内阻为51.2Ω，相对误差为E=|51.2-51|/51*100%=0.39%。
误差原因：实验中采用电流表外接法，电流表的读数包括了电压表中的电流，因此，根据公式U=Us-IRs计算所得电阻值偏小。
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实验名称：二极管伏安特性曲线实验报告实验目的：通过对二极管的伏安特性进行测量，了解二极管的基本特性和工作原理。
实验器材：二极管、直流电源、万用表、电阻箱实验原理：二极管是一种半导体元件，具有单向导电性。
二极管正向导通电压较低，反向击穿电压较高。
在正向电压下，二极管两端间的电流与电压之间的关系可以用伏安特性曲线表示。
伏安特性曲线是指在不同电流下，二极管正向电压与两端电压之间的关系。
实验步骤：1. 将二极管连接在直流电源的正极与万用表的红色表笔之间，将直流电源的负极与万用表的黑色表笔之间连接一个小电阻，相当于串联一个电阻作为二极管的负载。
2. 通过调节直流电源的输出电压，从 0V 开始逐渐增加正向电压，每增加 0.1V 记录一组电压和电流数值，直到二极管正向电流较大时停止测量。
3. 将直流电源的极性反向，继续测量二极管反向电压下的电流和电压数值。
实验结果：正向电流（mA）正向电压（V）反向电流（uA）反向电压（V）0 0.00 0 0.000.2 0.10 0 0.101.0 0.20 0 0.205.0 0.30 0 0.3010.0 0.40 0 0.4030.0 0.50 0 0.5050.0 0.60 0 0.6070.0 0.70 0 0.7080.0 0.80 0 0.8090.0 0.90 0 0.90100.0 1.00 2.5 1.00150.0 1.10 27.1 1.10200.0 1.20 204.3 1.20250.0 1.30 614.7 1.30300.0 1.40 3485.8 1.40350.0 1.50 22382.9 1.50实验分析：根据伏安特性曲线，当二极管正向电压超过其正向击穿电压时，电流会急剧增加。
在正向电流较小时，正向电压与电流呈线性关系。
但当正向电流达到一定值时，二极管会进入饱和状态，使电流增加速度变慢，且电压变化范围也会明显缩小。
半导体伏安特性曲线
测定半导体二极管伏安特性的实验方案实验原理1电路连接方式要同时测量流过二极管的电流I和其两端的电压U，电路有两种连线方式，即电流表的内接和外接：当R X »r A（电流表内阻）时，宜采用电流表内接如图2(b)；当R X «r V（电压表内阻）时，宜采用电流表外接如图2(a)；当R X »r A，R X «r V时，两种接法均可以。
无论采用哪种接法，由于电表本身存在内阻，会使得测量电流或电压值出现系统误差（即电表的接入误差），当正向导通时二极管的内阻很小，所以采用外接法；当测量反向特性时二极管的内阻很大，所以用内接法。
二极管具有单向导电性，当正向电压较小时，二极管电阻较大，对硅管约为数百欧，此时正向电流很小，当电压超过一定数值（即导通电压，对硅管约为0.7V左右）后，二极管电阻变得很小，对硅管约为几十欧，此后随着电压的微小增加，正向电流将急剧增加，为了不损坏二极管，实验时，应注意其正向电流不能超过该二极管的额定正向电流I max。
而测量反向特性时要注意工作电压应不超过最高反向工作电压U RM。
2控制电路由于硅二极管正向电流变化范围很大，R阻值取值小些，作为细调用；R'阻值取大些，作为粗调用。
由于二极管正向导通时电阻很小，为了减少系统误差就用外接法，而加反向电压时，二极管相当于大电阻，所以用内接法。
（a）外接法（b）内接法图2 二极管伏安特性曲线的测定3.电源、电压表量程及变阻器的选择（1）电源电压：稳压电源输出E<3V（正向特性），反向特性电压可达几十伏，故应选择可调的稳压电源。
（2）电表量程：电压表选用多量程的电压表，电流表选用毫安表和微安表.（3）变阻器：选R全阻值为500Ω作为细调用，其额定电流为1A（应大于电路总电流值）。
选R'全阻值为1.83KΩ作粗调用，其额定电流为0.35A （应大于0.1A）。
实验步骤1、测定二极管正向伏安特性曲线（1）.用万用表0Ω（×100或×1K档）判断二极管的正反向。
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”。
半导体二极管的伏安特性曲线
半导体二极管的伏安特性曲线
半导体二极管的伏安特性曲线如图1所示。
处于第一象限的是正向伏安特性曲线，处于第三象限的是反向伏安特性曲线。
图1 二极管的伏安特性曲线
1. 正向特性
当V＞0，即处于正向特性区域。
正向区又分为两段：
当0＜V＜Vth时，正向电流为零，Vth称为死区电压或开启电压。
当V＞Vth时，开始出现正向电流，并按指数规律增长。
硅二极管的死区电压Vth＝0.5 V左右，
锗二极管的死区电压Vth＝0.1 V左右。
2. 反向特性
当V＜0时，即处于反向特性区域。
反向区也分两个区域：
当VBR＜V＜0时，反向电流很小，且基本不随反向电压的变化而变化，此时的反向电流也称反向饱和电流IS。
当V≥VBR时，反向电流急剧增加，VBR称为反向击穿电压。
在反向区，硅二极管和锗二极管的特性有所不同。
硅二极管的反向击穿特性比较硬、比较陡，反向饱和电流也很小；锗二极管的反向击穿特性比较软，过渡比较圆滑，反向饱和电流较大。
从击穿的机理上看，硅二极管若|VBR|≥7V时，主要是雪崩击穿；若VBR≤4V则主要是齐纳击穿，当在4V～7V之间两种击穿都有，有可能获得零温度系数点。
【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。
半导体二极管伏安特性的研究
半导体二极管伏安特性的研究半导体二极管（diode）是一种半导体器件，具有单向导电特性。
它是由P型和N型半导体材料组成的，并且具有正向电压下导通，反向电压下截止的特性。
伏安特性是指在电流和电压之间的关系。
研究半导体二极管的伏安特性可以帮助我们更好地理解和应用这种器件。
首先，我们需要一个实验电路来研究半导体二极管的伏安特性。
一个常见的实验电路是将二极管连接在一个电流源和电压源之间。
当我们改变电压源的输出时，可以测量电路中的电流和电压。
接下来，我们可以通过实验测量电流和电压的关系。
在正向电压下，当电压小于二极管的正向压降时，电流非常小。
当电压增加并超过正向压降时，电流急剧增加，呈指数增长。
这是因为当电压超过正向压降时，电子可以从P区域到N区域移动，并且在内部形成电子-空穴对。
在反向电压下，当电压小于二极管的反向击穿电压时，电流也非常小。
当电压增加并超过反向击穿电压时，电流急剧增加，呈指数增长。
这是因为当电压超过反向击穿电压时，电子可以从N区域到P区域移动，并且在内部形成电子-空穴对。
通过实验数据，我们可以绘制出电流-电压特性曲线，也称为二极管的伏安特性曲线。
这个曲线通常是一个非线性的曲线，正向特性曲线和反向特性曲线可以明显地区分开来。
研究半导体二极管的伏安特性对于设计和应用电路非常重要。
例如，我们可以利用二极管的单向导电特性来设计整流电路，将交流信号转换为直流信号。
此外，在研究伏安特性的过程中，我们还可以得到一些重要的参数，如正向压降、反向击穿电压和反向饱和电流等。
总结起来，研究半导体二极管的伏安特性可以帮助我们更好地理解和应用这种器件。
通过实验测量电流和电压的关系，并绘制伏安特性曲线，我们可以得到重要的参数和信息，以指导电路设计和应用。
测量二极管的伏安特性
测量二极管的伏安特性一、前言伏安特性是指在保持温度恒定的情况下，测量电阻器间的电压和电流之间的关系。
在电路分析和电路设计中经常需要确定电器元件的电性能参数，二极管正是其中一种重要的元件，在实践中也需要准确地测量其伏安特性参数，以便了解其特性和使用方法。
二、实验原理伏安特性的描述过程可以基于欧姆定律和基尔霍夫定律来进行分析。
以二极管为例，二极管由P型半导体和N型半导体构成，其中P型半导体的杂质浓度较大，N型半导体的杂质浓度较小，两种半导体之间形成PN结，也是二极管的核心。
PN结会产生电势差，一般称之为正向势垒和反向势垒，对外加电压的响应不同，二极管也产生了正向和反向的电流，二极管的电性能参数主要包括正向工作电流和正向压降等特性参数。
三、实验设备1. 双踪示波器：用于观察波形，测量电压。
2. 直流电源：用于供应一定的测试电压。
3. 万用表：用于测量电流和电压等基本参数。
4. 稳压电源：用于稳定二极管工作电压。
5. 电阻器：用于构成测试电路。
6. 二极管：测试对象，用于测量其伏安特性。
四、实验内容1. 正向电流测试：将二极管连接到电路中，并将电源电压设定在适当水平，记录正向工作电流。
4. 反向击穿电压测量：将二极管连接到电路中，并逐渐增加电源电压，当二极管反向击穿时，记录其反向击穿电压。
五、实验步骤1. 构造正向电流测试电路。
将二极管的正极排插插入电路板的正极孔位，将负极插入电阻器孔位，将电阻器两端和二极管的负极接近，使用万用表测量电路中的电阻值和电压值，将电源连接到电路中，将电源电压调整到适当水平，使用万用表测量电路中的电流值记为I1，记录二极管极性和电压值。
六、实验注意事项1. 安全操作。
实验过程中需要注意电源电压是否超过计划值，是否存在漏电现象，是否有高压和高温部件，要小心操作。
2. 合理搭配测试电路和测试仪器。
根据不同的测试目的，恰当地搭配测试电路和测试仪器会让实验过程更简单、直观、准确。
3. 记录详细数据。
平面型半导体二极管的伏安特性曲线式中IS为反向饱和电流
P型半导体的结构示意图
空穴很容易俘获电子，使杂质原
子成为负离子。三价杂质 因而也称为受主 杂质。P型半导体的结构示意图如图所示
。
P型半导体的结构示意图
杂质对半导体导电性的影响
掺入杂 质对本征半导体的导电性有很大 的影响，一些典型的数据如下:
如果外加电压使PN结中：P区的电位高于 N 区的 电位，称为加正向电压，简称正偏；
P 区的电位低于 N 区的电位，称为加反向电压， 简称反偏。
(1) PN结加正向电压时的导电情况
PN结加正向电压时的导电情况如图
外加的正向电压有一部分降 落在 PN 结区，方向与PN结内电 场方向相反，削弱了内电场。内电 场对多子扩散运动的阻碍减弱，扩 散电流加大。扩散电流远大于漂移 电流，可忽略漂移电流的影响, PN 结呈现低阻性。
3.1.1 本征半导体及其导电性
本征半导体——化学成分纯净的半导体 晶体。
制造半导体器件的半导体材料的纯度要达 到 99.9999999% ， 常 称 为 “ 九 个 9” 。 它 在 物 理结构上呈单晶体形态。
(1）本征半导体的共价键结构
硅和锗是四价元素，在原子最外层轨道上的四个电子称为价 电子。它们分别与周围的四个原子的价电子形成共价键。共价键中 的价电子为这些原子所共有，并为它们所束缚，在空间形成排列有 序的晶体。
在本征半导体中掺入某些微量元素作为杂质，可使半导体 的导电性发生显著变化。掺入的杂质主要是三价或五价元素。掺入 杂N型半导体
在本征半导体中掺入五价杂质元素，例 如磷，可形成 N型半导体,也称电子型半导体。
因五价杂质原子中只有四个价电子能与周围 四个半导体原子中的价电子形成共价键，而多余 的一个价电子因无共价键束缚而很容易形成自由
(完整版)半导体二极管伏安特性的研究
半导体二极管伏安特性的研究P101【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。
一些传感器的伏安特性随着某一物理量的变化呈现规律性变化，如温敏二极管、磁敏二极管等。
因此分析了解传感器特性时，常需要测量其伏安特性。
图 3–1 电学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元件允许的额定值。
此外，还必须了解测量时所需其他仪器的规格（如电源、电压表、电流表、滑线变阻器、电位器等的规格），也不得超过仪器的量程或使用范围。
同时还要考虑，根据这些条件所设计的线路，应尽可能将测量误差减到最小。
测量伏安特性时，电表连接方法有两种：电流表外接和电流表内接，如图3-2所示。
（a）电流表内接；（b）电流表外接图 3–2 电流表的接法电压表和电流表都有一定的内阻（分别设为R v和R A）。
简化处理时可直接用电压表读数U 除以电流表读数I 来得到被测电阻值R ，即R=U/I ，但这样会引进一定的系统性误差。
使用电流表内接时，R 实测值偏大；使用电流表外接时，R 实测值偏小。
通常根据待测元件阻值及电表内阻，选择合适的电表连接方法以减小接入误差的影响：测量小电阻时常采用电流表外接；测量大电阻时常采用电流表内接。
半导体二极管的伏安特性
半导体二极管的伏安特性
半导体二极管最重要的特性是单向导电性。
即当外加正向电压时，它呈现的电阻（正向电阻）比较小，通过的电流比较大，当外加反向电压时，它呈现的电阻（反向电阻）很大，通过的电流很小（通常可以忽略不计）。
反映二极管的电流随电压变化的关系曲线，叫做二极管的伏安特性，如图10－2所示。
图10－2中右上方为正向伏安特性，左下方为反向伏安特性。
当外加正向电压时，随着电压U的逐渐增加，电流I也增加。
但在开始的一段，由于外加电压很低。
外电场不能克服PN结的内电场，半导体中的多数载流子不能顺利通过阻挡层，所以这时的正向电流极小（见曲线的OA段，该段所对应的电压称为死区电压，硅管的死区电压约为0～0．5伏，锗管的死区电压约为0～0．2伏）。
当外加电压超过死区电压以后，外电场强于PN结的内电场，多数载流子大量通过阻挡层，使正向电流随电压很快增长（曲线中的AB段）。
当外加反向电压时，所加的反向电压加强了内电场对多数载流子的阻挡，所以二极管中几乎没有电流通过。
但是这时的外电场能促使少数载流子漂移，所以少数载流子形成很小的反向电流（曲线中的OC段）。
由于少数载流子数量有限，只要加不大的反向电压就可以使全部少数载流子越过PN结而形成反向饱和电流，继续升高反向电压时反向电流几乎不再增大（曲线中的CD段）。
当反向电压增大到某一值（曲线中的D点）以后，反向电流会突然增大，这种现象叫反向击穿，这时二极管失去单向导电性。
所以一般二极管在电路中工作时，其反向电压任何时候都必须小于其反向击穿时的电压。
2003-11-23 《教学参考资料》初中物理第二册。