如何测量半导体器件的伏安特性曲线-电子科技大学

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二极管伏安特性曲线的测量

HUNAN UNIVERSITY程序设计训练报告报告题目二极管伏安特性曲线的测量学生姓名学生学号专业班级指导老师目录一、摘要: (2)二、实验环境： (2)三、实验原理： (3)四、实验步骤和实验记录： (5)五、实验总结： (6)一、摘要:这个实验室对二极管的伏安特性曲线进行测量,测量二极管正向和反向电压电流,分析其性质,实验中会有一些零界点,需要注意,加入正弦波,观察流入前后波形.二、实验环境：测量工具：三、实验原理：1、二极管的特性：正向特性：在电路中，将二极管的正极接在高电位端，腹肌接在低电位端，二极管就会导通，这种连接方式,叫做正向偏置，但是，当二极管两端正向电压很小时二极管仍然不能导通，流过二极管的电压十分微弱，只有当电压达到一定数值,二极管才能导通，此时为导通电压，当两端电压大于导通电压时，电流按指数规律迅速增大。

此时，电压的少许变化，也会引起电流的急剧变化反向特性：对二极管加上反向电压时，二极管处于截止状态，当反向电压增大到一定程度，会使二极管被击穿，此电压为击穿电压，此时电流剧增，但二极管也会因此损坏，所以，在实验过程中，在做反向实验时，应串联接入一个限流电阻，防止损坏二极管。

测量伏安特性曲线电路图：正向：正向时电阻较小采用电流表外接法：反向：反向电阻较大采用电流表内接法动态电路图：四、实验步骤和实验记录：实验前：检查所有器件是否完好，尤其是二极管。

1.在面包板上按照正向实验电路图搭建电路，并再次检查电路是否连接正确，将电位器拨到50%，保障电路安全。

2.调节电位器，改变电位器接入阻值大小，并观察记录二极管两端电压和流过它的电流大小。

在电压变化较小，而电流变化较大时缩小改变阻值的大小，以测得更真实有效的数据。

3.实验记录：数据处理：用excel表格画出折线图：反向电压：折线图：PS：动态数据由于时间问题，没时间做，不过我借用室友的看了，了解了方法以及最后结果五、实验总结：1. 二极管的正向导通电压在1.6V上下，电压在校范围内变化也会引起电流的剧变。

测量半导体二极管的伏安特性

使用合适的测量工具
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
感谢观看
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。

实验二二端元器件伏安特性的测定

实验二二端元器件伏安特性的测定一．目的1.了解线性电阻、非线性电阻及电源的伏安特性。

2.学习元件伏安特性的测试方法。

二．说明一个二端电阻元件的特性，用其端电压U 和流过它的电流I 之间的关系表示，这种关系称为元件的伏安特性。

搭建一个实验电路，逐点测量元件的端电压和对应的电流，可在U －I 平面上描绘出该元件的伏安特性。

0),(=I U f线性电阻的伏安特性服从欧姆定律，画在U －I 平面上是一条通过原点的直线，如图1（a ）所示。

非线性电阻元件的伏安特性是U －I 平面上一条曲线。

白炽灯泡的电阻随电流增大而增大，其伏安特性如图1（b ）所示。

二极管具有单向导电性，加正向电压时电阻小，加反向电压时电阻大，其伏安特性如图1（c ）所示。

可见，灯泡和二极管可用非线性电阻元件作为它们的电路模型。

UU（a ）（b ）（c ）（图1）电源是能够输出电能的装置，例如发电机、电池等。

一般直流电源的伏安特性（或称外特性）如图2（a ）所示，其数学表达式为：（1）I R U U S S −=其中U S 是电源的开路电压，αtg R S =称为电源的内阻。

由（1）式可得电源的电路模型为图2（b ）所示，R S 越小，电源就越接近理想电压源。

（1）式可改写为 U G I U R R U I S S S S S −=−=)1()( （2）其中I S 是电源的短路电流，G S 是电源的内电导。

由（2）式得到电源的另一种模型示于图2（c）中，G S越小（即R S越大），则电源越接近于理想电流源。

本实验台配置的直流稳压电源和直流稳流电源均为电子设备，在一定的负载范围内，前者的输出电压（后者的输出电流）基本上不随外电路变化而变化，接近于理想电压（流）源。

（a）（b）（c）（图2）三．任务与步骤首先选出本次实验所用电源、仪表及元件，熟悉它们的用法。

注意:1.在以下实验中电压源和电流源均应先关断开关并调到零，接好电路检查无误后再合上开关并将输出缓慢调到所需数值。

实验1 二极管伏安特性曲线的测试

实验1 二极管伏安特性曲线的测试
一、实验目的：
学会使用电流表和电压表（或万用表）测试二极管的伏安特性。

二、实验器材
稳压电源、万用表（两个）、二极管(IN4007、2AP9)、电位器、电阻、实验电路板。

三、实验内容和步骤
1、测试二极管的正向特性
（1）按实验线路图1连接好电路。

（2）接通电源，调节R1的值，按表1所列的数据逐渐增大二极管两端的电压。

测出对应的流过二极管的正向电流I V，把测量结果填入表1中
（3）按表1中记录数据，在直角坐标系上逐点描出两种二极管的正向特性曲线。

图1
正向电压(V) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 2 3
正向电流（mA）1N4007 2AP9
2、测试二极管的反向特性
（1）按实验线路图2连接好电路（电压表与二极管并联）
（2）输出电压从0V开始起调，按每2V间隔依次提高加在二极管两端的反向电压，并测量不同反压时的反向漏电流并将其数据记入表2中（测量时要注意万用表的量程和极性）。

（3）按表2中记录数据，在同一个直角坐标系上描出两种二极管的反向特性曲线。

图2
反向电压（V）0 2 4 6 8
1N4007
反向电流（μA）
2AP9。

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。

半导体二极管的伏安特性及温度特性测绘预习报告

半导体二极管的伏安特性及温度特性测绘【实验目的】1、学习伏安法测量电阻的正确接线方法；2、掌握测量半导体二极管的正、反特性电表内接与外接的方法和意义；3、通过作P-N 结的伏安特性曲线，学会正确的作图方法，特别是坐标轴比例的正确选取。

【实验原理】半导体二极管的伏安特性：对于某种电子元件，在温度不变的情况下，若改变其加在两端的电压值U 大小，电流值I 也会随之而变化。

以电压U为横坐标，电流I 为纵坐标，可得到一条曲线，此即这种电子元件的“伏安特性曲线”。

对于通常的金属导体而言，伏安特性曲线是一条直线，这一类元件我们称之为“线性元件”。

还有就是像我们实验中用到的半导体二极管一样，其伏安特性曲线不是直线，我们称之为“非线性元件”，也就是说，它们的电阻不是一个确定值，其数值与所加电压有关系。

如右图是一个普通硅二极管的伏安特性曲线：而本实验也将利用伏安法来测绘一个二极管的正、反向特性曲线。

半导体二极管的温度特性：对于通常的金属导体温度特性，其关系符合以下式子：()⋅⋅⋅++++=3201t t t R R t γβα （1）式中t R 对应温度t 时候的电阻，在低温区域，二次项及以上项很小，可以忽略不计，因此可近似的认为电阻和温度之间是一种线性关系。

半导体材料则不同，它们具有比较复杂的电阻温度关系，其原因是因为它的导电机制较为复杂。

一般而言，在高温区域，半导体具有负的电阻温度系数，此时的特性可用指数函数来描述：T B A R t exp = （2）但在一段温度区域，可近似认为电阻和温度之间符合线性关系，大部分半导体其电阻温度系数为负值。

本实验拟采用惠斯通直流单电桥法来测定不同温度下的二极管阻值，并绘制其电阻-温度特性曲线。

210R R R R x = （3）【实验仪器】磁电式电压表、数字式电压表、毫安表、微安表、电阻箱、滑线变阻器、直流稳压电源、待测二极管【实验内容】1、测绘二极管正向特性：电源E=3V,注意管子的额定正向电流，记录指针式电压表所用挡的内阻：)/500(1500V R inside ΩΩ=并分别利用磁电式电压表和数字式电压表各测一次，需要绘制出三条曲线：分别是磁电式仪表、数字式仪表和用磁电式仪表的电压表修正数据绘制的三条曲线。

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”。

电子元件伏安特性的测定

电子元件伏安特性的测定电子元件的伏安特性是指元件在不同电压下的电流大小关系，一般来说，通过伏安特性的测定可以确定元件参数，以及有效地评估其性能及功能。

因此，在电子元件的设计、制造和应用过程中，伏安特性测试是必不可少的一步。

伏安特性的测定其实就是通过将电子元件连接到电路中，接通电源后测量其电流大小和电压变化，得到伏安特性曲线，从而评估元件的特性和性能。

以下是详细的测量步骤：步骤一：准备测量工具和样品首先要准备好测量工具和待测样品。

一般来说，用于伏安特性测定的仪器有万用表、示波器、电压源、电流源等。

待测样品可以是二极管、晶体管等半导体器件，也可以是电阻器、电容器等被动元件。

步骤二：准备电路接下来要根据待测样品的性质和特点准备相应的电路。

如果是二极管等半导体器件，可以采用反向偏置法或前向偏置法激励。

如果是电阻器，可以将其串联在电路中，通过改变电压和电流的大小得到伏安特性曲线。

如果是电容器，则可以采用激励电源将电容器充电放电，得到伏安特性曲线。

步骤三：进行测量和记录接下来就是将待测样品连接到电路中，接通电源，测量其电流和电压的大小，得出伏安特性曲线。

在测量过程中要注意记录测量数据，包括电压、电流值等，以备分析和处理。

为了减少误差，最好重复多次测量，取平均值作为测量结果。

步骤四：分析和处理测量数据最后要对测量数据进行分析和处理。

通常，可以采用图形分析法、数据处理法等方法进行分析。

通过伏安特性曲线可以评估元件的特性和性能，如导通电压、截止电流等参数。

值得注意的是，测量过程中要保持测试环境稳定，如温度、湿度等变化会影响元件的性能。

半导体光电二极管伏安特性的测定

半导体光电二极管伏安特性的测定半导体光电二极管在光测技术、光纤通信、自动检测和自动控制技术领域中应用十分广泛，因此在基础物理实验中让学生了解光电二极管结构及原理、熟悉光电二极管的基本性能和掌握它在光电转换技术中的正确使用方法很有必要。

四川大学物理学院开发了“半导体光电二极管伏安特性测试仪”，并研制出与之配套使用的新型教学仪器——MOE-A 型光电二极管伏安特性测试仪。

光电二极管伏安特性测试仪。

现就半导体光电二极管的基本结构、工作原理、伏安特性及其应用技术等问题进行讨论：论：一、结构及工作原理一、结构及工作原理半导体光电二极管与普通的半导体二极管一样，都具有一个pn 结，但光电二极管在外形结构方面有它自身的特点，这主要表现在光电二极管的管壳上有一个能让光照射入其光敏区的窗口，此外，与普通二极管不同，它经常工作在反向偏置电压状态（如图1a 所示）或无偏压状态（如1b 所示）。

在反偏电压状态下，pn 结的空间电荷区的势垒增高、宽度加大、结电阻增加、结电容减少，所有这些均有利于提高光电二极管的高频响应性能。

无光照时，反向偏置的pn 结只有很小的反向漏电流，称为暗电流。

当有光子能量大于pn 结半导体材料的带隙宽度Eg 的光照射到光电二极管的管芯时，pn 结各区域中的价电子吸收光能后将挣脱价键的束缚而成为自由电子，与此同时也产生一个自由空穴，这些由光照产生的自由电子空穴对统称为光生载流子。

在远离空间电荷区（亦称耗尽区）的p 区和n 区内，电场强度弱，光生载流子只有扩散运动，它们在向空间电荷区扩散的途中因复合而被消失掉，故不能形成光电流。

形成光电流的主要靠空间电荷区的光生载流子，因为在空间电荷区内电场很强，在此强电场作用下，光生自由电子空穴对将以很高的速度分别向n 区和p 区运行，并很快越过这些区域到达电极，沿外电路闭合形成光电流，光电流的方向是从二极管的负极流向它的正极，并且在无偏压短路的情况下与入射的光功率成正比，因此在光电二极管的pn 结中，增加空间电荷区的宽度对提高光电转换效率有着密切关系。

如何测量半导体器件的伏安特性曲线

i
正向特性:
U (t )
i(t ) I S
o
i (t ) ISe
UT
u
反向击穿特性
二、实验原理
3、三极管的伏安特性曲线共射输入特性曲线： iB
iB f (uBE ) |uCE C
UCE=1V
UCE=10V
以输出口电压uCE为参变量，反映iB和uBE的函数关系。 o
uBE
二、实验原理
三、图示仪基本原理
如何得到半导体器件的伏安特性曲线？图示法（又称动态法）：
用集电极扫描电压代替可调直流电源Ec，再配合显示处理系统。
三、图示仪基本原理
如何得到半导体器件的伏安特性曲线？
图示法（又称动态法）：三极管输出特性的动态测量
阶梯信号部分
原理框图
三、图示仪基本原理
原理框图
测试台部分
2、三极管的伏安特性曲线共射输出特性曲线: iC
放
iC f (uCE ) |iB C
以输入口电压iB 为参变量，反映iC和uCE 的函数关系。
大
区
I B5 I B4 I B3 I B2
I B1 IB 0
o
uCE
三、图示仪基本原理
如何得到半导体器件的伏安特性曲线？
点测法： i
o
u
点测法又称静态测试法
PowerPoint
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半导体器件的图测方法
半导体器件的图测方法
内
容
1
2 3 4
目的实验原理实验内容下次课预习要求
半导体器件的图测方法
一、实验目的
1. 了解晶体管图示仪的原理框图。 2. 熟悉晶体管图示仪的面板旋钮。 3. 掌握二端元器件电压电流关系的图测方法。 4. 掌握晶体管输入输出特性的图测方法。 5. 掌握用晶体管特性曲线求参数的方法。

电路元件特性曲线的伏安测量法实验报告

课程名称：电路与电子技术实验Ⅰ指导老师：成绩：__________________实验名称：电路元件特性曲线的伏安测量法和示波器观测法实验类型：基础规范型实验同组学生姓名：一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验目的与要求1.熟悉电路元件的特性曲线2.学习非线性电阻元件特性曲线的伏安测量方法3.掌握伏安测量法中测量样点的选择和绘制曲线的方法4.学习非线性电阻元件特性曲线的示波器观测方法5.设计实验方案，用示波器观测电容的特性曲线6.设计实验方案，用示波器观测铁心电感线圈的特性曲线二、实验内容和原理1.元件的特性曲线在电路原理中，元件特性曲线是指特定平面上定义的一条曲线。

例如，白炽灯泡在工作时，灯丝处于高温状态，其灯丝电阻随着温度的改变而改变，并且具有定的惯性；又因为温度的改变与流过灯泡的电流有关，所以它的伏安特性为一条曲线。

电流越大、温度越高，对应的灯丝电阻也越大。

一般灯泡的“冷电阻”与“热电阻”可相差几倍至十几倍。

该曲线的函数关系式称为电阻元件的伏安特性，电阻元件的特性曲线就是在u-i平面上的一条曲线。

当曲线变为直线时，与其相对应的元件即为线性电阻器，直线的斜率为该电阻器的电阻值。

电容和电感的特性曲线分别为库伏特性和韦安特性，与电阻的伏安特性类似。

线性电阻，元件的伏安特性符合欧姆定律，它在u-i平面上是一条通过原点的直线，如图7-3-2所示。

该特性曲线各点斜率与元件电压、电流的大小和方向无关，所以线性电阻元件是双向性元件。

非线性电阻的伏安特性在u-i平面上是一条曲线。

如图所示，分为普通晶体二极管、稳压二极管、隧道二极管和辉光二极管的伏安特性。

普通晶体一极管的特点是正向电阻和反向电阻区别很大。

正向压降很小，正向电流随正向压降的升高而急骤上升，而反向电压从零一直增加到十几伏至几十伏时，其反向电流增加很小，粗略地可视为零。

pn结的伏安特性与温度特性测量

PN结的伏安特性与温度特性测量半导体PN结的物理特性是物理学和电子学的重要基础内容之一。

使用本实验的仪器用物理实验方法，测量PN结扩散电流与电压关系，证明此关系遵循指数分布规律，并较精确地测出玻尔兹曼常数(物理学重要常数之一),使学生学会测量弱电流的一种新方法。

本实验的仪器同时提供干井变温恒温器和铂金电阻测温电桥，测量PN结结电压U与热力学温度T关系，求得该传感器的灵敏度，并be近似求得0K时硅材料的禁带宽度。

【实验目的】1、在室温时，测量PN结扩散电流与结电压关系，通过数据处理证明此关系遵循指数分布规律。

2、在不同温度条件下，测量玻尔兹曼常数。

3、学习用运算放大器组成I-V变换器测量10-6A至10-8A的弱电流。

U与温度关系，求出结电压随温度变化的灵敏度。

4、测量PN结结电压be5、计算在0K时半导体（硅）材料的禁带宽度。

6、学会用铂电阻测量温度的实验方法和直流电桥测电阻的方法。

【实验仪器】FD-PN-4型PN结物理特性综合实验仪（如下图）,TIP31c型三极管（带三根引线）一只，长连接导线11根（6黑5红），手枪式连接导线10根，3DG6（基极与集电极已短接，有二根引线）一只，铂电阻一只。

【实验原理】1、PN 结伏安特性及玻尔兹曼常数测量由半导体物理学可知，PN 结的正向电流-电压关系满足：[]1/0-=KT eU e I I (1)式(1)中I 是通过PN 结的正向电流，I 0是反向饱和电流，在温度恒定是为常数，T 是热力学温度，e 是电子的电荷量，U 为PN 结正向压降。

由于在常温(300K)时，kT /e ≈0.026v ，而PN 结正向压降约为十分之几伏，则KT eU e />>1,(1)式括号内-1项完全可以忽略，于是有：KT eU e I I /0= (2)也即PN 结正向电流随正向电压按指数规律变化。

若测得PN 结I-U 关系值，则利用(1)式可以求出e /kT 。

2.0电路元件特性曲线的伏安测量法

白炽灯伏安特性曲线

F X C
F X C
F X C
普通二极管和稳压管的伏安特性实验电路方案—恒压源
+
可调恒压电源
i +
R
uR
+
−
+
A
−
US
V
−
RL
−
注意仪表及器件的技术指标：直流电压表（测量位置？）直流电流表（测量位置？参考点？）可调直流电压源若选择精密可调电阻（注意允许输入电流）R？硅二极管V1：1.5A 100V 稳压二极管V2：5V 1W
愈小则击穿特性愈陡稳压特性越好几欧几十欧最大允许耗散功率pzm超过会因过热而烧坏稳压管的伏安特性曲线稳压二极管简介最大稳定电流izmax最小稳定电流izmin反向击穿区起始电流稳压管的伏安特性曲线判断导通电压
F X C
实验3 电路元件特性曲线的伏安测量法
浙江大学电工电子实验中心傅晓程
F X C
实验目的
F X C
一般硅二极管伏安特性曲线的测量参考点普通二极管（1.5A 100V）：最大工作电流、最高反向电压。

正向伏安特性曲线：(0～0.5V) 3点； (0.5～0.6V) 5点； (0.6～100mA附近电压) 5点；反向伏安特性曲线：5点（反向电压至少大于20V）；要求测量最大电流在 100mA 附近，不小于 90mA90mA。

F X C
思考如何判定二极管的好坏？如何测量二极管的门限电压？如何设计二极管伏安特性的测量电路? 如何测量稳压管的稳压值？若测量电路如图，问电阻R如何选择？
R 可调稳压电源＋＋＋

A
− RL

二极管伏安特性曲线的测量(精)

2、在面包板上搭接一个测量二极管伏安特性曲线的电路;
3、给二极管测试电路的输入端加Vp-p=3V、f=100Hz的正弦波,用示波器观察该电路的输入输出波形;
4、测量二极管正向和反向的伏安特性,将所测的电流和电压列表记录好;
5.搭载二极管的动态电路,并用示波器记录波形;
6.整理实验数据,并用excel或matlab画二极管的伏安特性曲线。
四.静态电路图:ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
正向:
5 V
反向:
5 V
五:实验数据
1.二极管电压及电流数据:
2.二极管伏安特性曲线图
U/v六.动态电路所得正反向波形图
4、测量二极管正向和反向的伏安特性,将所测的电流和电压列表记录好。
5、用excel或matlab画二极管的伏安特性曲线
二.实验器材
面包板一个示波器一台个电源一个电位器一个二极管一个导线若干探头线和信号接收线各两根函数信号发生器一个保护电阻一个等(pc机一台用来画伏安特性曲线
三.实验步骤
1、先搭接一个调压电路,控制电压在1-5V之内连续可调;
HUNAN UNIVERSITY课程实验报告
题目:二极管伏安特性曲线的测量
学生姓名:
学生学号:
专业班级:
完成日期:2014年11月10号
一.实验概要
1、先搭接一个调压电路,实现电压1-5V连续可调
2、在面包板上搭接一个测量二极管伏安特性曲线的电路
3、给二极管测试电路的输入端加Vp-p=3V、f=100Hz的正弦波,用示波器观察该电路的输入输出波形。

电子元件的伏安特性的测定

电子元件的伏安特性的测定
【实验目的】
1. 了解线性电阻、非线性电阻的伏安特性； 2．掌握用伏安法测电阻时电流表内接、外接的条件； 3．掌握电表量程的选择及读数。
【实验原理】
1．伏安特性曲线常用的线绕电阻、炭膜电阻和金属电阻等，它们都具有以下的共同特性：即加在电阻两端的电压 U 与通过它的电流 I 成正比（忽略电流热效应对阻值的影响）。元件的伏安特性曲线呈直线，如图 1 所示。具有这种特性的电阻元件称为线性电阻元件。对于热敏电阻、晶体二极管等，这类元件的特点是：加在元件两端的电压 U 与通过它的电流 I 的比值不是一个定值，元件的伏安特性曲线呈曲线，如图 2 所示。这类电阻元件称为非线性电阻元件。它的电阻定义为 R＝dU/dI，由曲线的斜率求得。
I c f I b ,U ce Ib
（5 ）
晶体三极管输出特性的测量电路如图 7 所示。电位器 Rw1 和 Rw2 分别用于调节基极电流 Ib 和集电极电压 Uce，调节 Rw1,使基极电流 Ib 为某一值，通过调节 Rw2 改变集电极电压 Uce，测量不同 Uce 对应的集电极电流 Ic 的一组数据，改变基极电流 Ib 值，又测出 Uce-Ic 的另一组数据，如此类推。将这些数据作图，便得到一个输出特性曲线簇。从输出特性曲线上，我们可以用作图的方法得出晶体管（在某状态下）的共发射极电流放大系数 β，如图 8 所示。 Ic(mA)
I I x IV I x U RV
1
实验测得的电阻值应是：
U U U R I I x U RV I x
R R 1 x ＝Rx 1 x RV RV
1
（1）
由此可见，采用电流表外接法测得的 R 值比电阻的真值 Rx 偏小。这种误差显然是由测量方法造成的系统误差，由式（1）式可以看出，当 RV Rx 时， Rx U I ，所以电流表外接法适合测低值电阻。在电流表内接电路中，电流表测出的是通过电阻 R x 的电流，而电压表读出的却是电阻 Rx 和电流表上的电压之和，用 RA 表示电流表的内阻，则

半导体器件特性的测量与分析实验指导

半导体器件特性的测量与分析实验指导资料（指导老师:官盛果时间：2009.10.30）1.1 半导体基础知识物质按导电性能可分为导体、绝缘体和半导体。

物质的导电特性取决于原子结构。

导体一般为低价元素, 如铜、铁、铝等金属, 其最外层电子受原子核的束缚力很小, 因而极易挣脱原子核的束缚成为自由电子。

因此在外电场作用下, 这些电子产生定向运动(称为漂移运动)形成电流, 呈现出较好的导电特性。

高价元素(如惰性气体)和高分子物质(如橡胶, 塑料)最外层电子受原子核的束缚力很强, 极不易摆脱原子核的束缚成为自由电子, 所以其导电性极差, 可作为绝缘材料。

而半导体材料最外层电子既不像导体那样极易摆脱原子核的束缚, 成为自由电子, 也不像绝缘体那样被原子核束缚得那么紧, 因此, 半导体的导电特性介于二者之间。

1.1.1 本征半导体纯净晶体结构的半导体称为本征半导体。

常用的半导体材料是硅和锗, 它们都是四价元素, 在原子结构中最外层轨道上有四个价电子。

为便于讨论, 采用图1-1所示的简化原子结构模型。

把硅或锗材料拉制成单晶体时, 相邻两个原子的一对最外层电子(价电子)成为共有电子, 它们一方面围绕自身的原子核运动, 另一方面又出现在相邻原子所属的轨道上。

即价电子不仅受到自身原子核的作用, 同时还受到相邻原子核的吸引。

于是, 两个相邻的原子共有一对价电子, 组成共价键结构。

故晶体中, 每个原子都和周围的４个原子用共价键的形式互相紧密地联系起来,如图1-2所示。

共价键中的价电子由于热运动而获得一定的能量, 其中少数能够摆脱共价键的束缚而成为自由电子, 同时必然在共价键中留下空位, 称为空穴。

空穴带正电, 如图 1-3所示。

由此可见, 半导体中存在着两种载流子：带负电的自由电子和带正电图 1 – 1硅和锗简化原子结构模型的空穴。

本征半导体中, 自由电子与空穴是同时成对产生的, 因此, 它们的浓度是相等的。

我们用n和p分别表示电子和空穴的浓度, 即n i=pi, 下标i表示为本征半导体。

实验二：电路元件特性曲线的伏安测量法和示波器观测法

本科实验报告课程名称：《电工电子实习Ⅰ》*名：**学院：电气工程学院系：电子信息工程专业：电子信息工程学号： ********** 指导教师：***2014年10 月12 日实验报告课程名称：《电路与电子技术实验》指导老师：熊素铭成绩：________________________实验名称：电路元件特性曲线的伏安测量法和示波器观测法实验类型：电路实验同组学生姓名：无一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验目的和要求1. 熟悉电路元件的特性曲线；2. 学习非线性电阻元件特性曲线的伏安测量方法；3. 掌握伏安测量法中测量样点的选择和绘制曲线的方法；4. 学习非线性电阻元件特性曲线的示波器观测方法。

二、实验内容和原理实验内容：1. 测定并绘制二极管的伏安特性曲线；2. 测定并绘制稳压二极管的伏安特性曲线；3. 基于Multisim 进行相应的仿真实验。

3. 按书P199 图7-3-9中的左图用示波器观测二极管的伏安特性曲线。

4. 同上用示波器观测稳压二极管的伏安特性曲线。

实验原理：1. 元件的特性曲线电路元件的电阻会随温度变化而变化，线性元件的特性曲线呈直线，非线性电路元件特性曲线呈曲线。

普通二极管的特点是，正向电阻很小，反向很大；稳压二极管的正向电阻与普通二极管一样，反向电阻一开始很大，当电压达到一定值迅速减小，根据这个理论基础，用伏安法测量以上两种二极管的特性曲线。

3. 元件特性曲线的示波器观测法在实验室中，可利用信号发生器作为电源，并用示波器观测元件特性曲线的y-t,y-x 图形。

三、主要仪器设备1. 数字万能表一只2. 电工综合实验台一台3. DG07多功能网络实验组件一组4. 信号发生器一台5. 示波器一台四、操作方法和实验步骤1. 测定并绘制普通二极管与稳压伏安特性曲线按4.1所示电路连接各元件。

(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征的研究半导体二极管伏安特征的研究P101【实验原理】1.电学元件的伏安特征在某一电学元件两端加上直流电压，在元件内就会有电流经过，经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征。

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征曲线。

对于碳膜电阻、金属膜电阻、线绕电阻等电学元件，在平时状况下，经过元件的电流与加在元件两端的电压成正比，即其伏安特征曲线为一经过原点的直线，这种元件称为线性元件，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，经过元件的电流与加在元件两端的电压不行线性关系变化，其伏安特征为一曲线，这种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丈量研究非线性元件的特征。

一些传感器的伏安特征跟着某一物理量的变化体现规律性变化，如温敏二极管、磁敏二极管等。

所以解析认识传感器特征时，常需要丈量其伏安特征。

图 3 – 1 电学元件的伏安特征在设计丈量电学元件伏安特征的线路时，一定认识待测元件的规格，使加在它上边的电压和经过的电流均不超出元件同意的额定值。

其余，还一定认识丈量时所需其余仪器的规格（如电源、电压表、电流表、滑线变阻器、电位器等的规格），也不得超出仪器的量程或使用范围。

同时还要考虑，依据这些条件所设计的线路，应尽可能将丈量偏差减到最小。

丈量伏安特征时，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必定的内阻（分别设为R v和 R A）。

简化办理时可直接用电压表读数 U 除以电流表读数I 来获得被测电阻值R，即 R=U/I ，但这样会引进必定的系统性偏差。

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。

平时依据待测元件阻值及电表内阻，选择适合的电表连接方法以减小接入偏差的影响：丈量小电阻常常采纳电流表外接；丈量大电阻常常采纳电流表内接。

欧姆定律-电子元件伏安特性的测定

Rx 测 = R X RV U U U = = = I IV + I R U ( 1 + 1 ) R X + RV RV R X
E外 =
Rx测 Rx Rx ×100% = ×100% Rx RV + Rx
外接法测电阻
C)选择:当Rx<<RV时, 相对误差较小,可用外接法测量.
(3)补偿法 A)电路:调节电位器 Ro和R1,当Rt =0, IG=0时,电流表的读数即为流过电阻Rx的电流 I,电压表的读数即为电阻Rx 两端的电压U. B)误差:很小,不存在分流,又不存在分压. C)选择:任何电阻均可用此法测量,当较复杂大 U=IRx+IRA ,
Rx 测 U I (Rx + RA ) = = =R x +RA I I
内接法测电阻
Rx测 Rx RA E内 = ×100% = × 100% Rx Rx
C)选择:当Rx>>RA时, 相对误差较小,可用内接法测量.
(2)电流表外接法 A)电路: B)误差:偏小
电子元件伏安特性的测定
伏安特性; 实验原理; 测量方法.
一,伏安特性 1.线性电阻:电阻值是一常数 ,I—U 特性曲线为一直线. 2.非线性电阻元件(如二极管):电阻值变化, R = dU dI I—U曲线为曲线.
二,测量原理 U R 1.基本思路:伏安测量法, x 测 = I 目标:减少测量时电压表分流,电流表分压产生的误差. 2. 伏安特性曲线测量的三种方法电流表内接法电流表外接法补偿法
补偿法测电阻
三,实验方法
1.实验板使用方法实验板使用方法 2.电流表内,外接法的选择 R X > RARV 电流表内接法: R X < RARV 电流表外接法: 3.电表量程的选择和内阻的计算电压表内阻:RV =每伏欧姆数(Ω/V)×量程. 电流表的内阻RA:查附录Ⅰ电表参数表. 常若电表的读数小于满刻度的1/3,应更换量程. 针式仪表读数要读到有效位数(要估读1位).

实验一半导体激光器P-I特性曲线测量

实验一半导体激光器P-I特性曲线测量一、实验目的：1.了解半导体光源和光电探测器的物理基础；2.了解发光二极管(LED)和半导体激光二极管(LD)的发光原理和相关特性；3.了解PIN光电二极管和雪崩光电二极管(APD)的工作原理和相关特性；4.掌握有源光电子器件特性参数的测量方法；二、实验原理：光纤通信中的有源光电子器件主要涉及光的发送和接收，发光二极管(LED)和半导体激光二极管(LD)是最重要的光发送器件，PIN光电二极管和APD光电二极管则是最重要的光接收器件。

1．发光二极管(LED)和半导体激光二极管(LD)：LED是一种直接注入电流的电致发光器件，其半导体晶体内部受激电子从高能级回复到低能级时发射出光子，属自发辐射跃迁。

LED为非相干光源，具有较宽的谱宽(30～60nm)和较大的发射角(≈100°)，常用于低速、短距离光波系统。

LD通过受激辐射发光，是一种阈值器件。

LD不仅能产生高功率(≥10mW)辐射，而且输出光发散角窄，与单模光纤的耦合效率高(约30％—50％)，辐射光谱线窄(Δλ=0.1-1.0nm)，适用于高比特工作，载流子复合寿命短，能进行高速(>20GHz)直接调制，非常适合于作高速长距离光纤通信系统的光源。

使粒子数反转从而产生光增益是激光器稳定工作的必要条件，对于处于泵浦条件下的原子系统，当满足粒子数反转条件时将会产生占优势的(超过受激吸收)受激辐射。

在半导体激光器中，这个条件是通过向P型和N型限制层重掺杂使费密能级间隔在PN结正向偏置下超过带隙实现的。

当有源层载流子浓度超过一定值(称为透明值)，就实现了粒子数反转，由此在有源区产生了光增益，在半导体内传播的输入信号将得到放大。

如果将增益介质放入光学谐振腔中提供反馈，就可以得到稳定的激光输出。

(1) LED和LD的P-I特性与发光效率：图1是LED和LD的P-I特性曲线。

LED是自发辐射光，所以P-I曲线的线性范围较大。