测定半导体二极管的伏安特性

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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

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。

测量半导体二极管的伏安特性

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
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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。

测量半导体二极管的伏安特性

测量半导体二极管的伏安特性
实验 线性与非线性元件 伏安特性的测定
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

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。

实验1线性和非线性元件伏安特性测定

实验1线性和非线性元件伏安特性测定

2. 实验内容和步骤
3.接线图
实验13.异步电动机继电控制的基本电路
2.实验内容和步骤 3.接线图
2. 实验内容和步骤
3.接线图
1.实验原理
测量电容两端电压随时间变化的曲线 (P.22图6-4取消,电路中的电阻用电阻箱)
用示波器只能测电压,不能测电流。
用示波器测量电流曲线的方法:从电阻 上测电压,再换算成电流。
实验7.研究LC元件在直流电路和交流电 路中的特性
1.实验原理 2.实验内容和步骤 3.接线图
1. 实验原理
线性电感元件上的电压、电流关系为 线性电容元件上的电压和电流关系为
解放电过程的微分方程
U c(t)

U e (t t0)/ 0
观测方法:用函数信号发生器输入连续 的方波(包括正负阶跃),通过示波器 观测波形,测量时间常数
实验内容:四个电路,每个电路两组参 数,在坐标纸上绘制8张输出波形图;用 示波器测量第一个电路第一组参数的时 间常数(从充电曲线和放电曲线中任选 一条曲线测量)
(a)含源一端口网络
(b)用戴维南定理等效替代 图3-1等效电源定理
(c)用诺顿定理等效替代
2. 实验内容和步骤
3.接线图
实验4.电压源与电流源的等效变换
1.实验原理 2.实验内容和步骤 3.接线图
1. 实验原理
电流源是除电压源以外的另一种形式的电源,它可以给外电路提供电 流。电流源可分为理想电流源和实际电流源(实际电流源通常简称电流 源),理想电流源可以向外电路提供一个恒值电流,不论外电路电阻的大 小如何。理想电流源具有两个基本性质:第一,它的电流是恒值的,而与 其端电压的大小无关;第二,理想电流源的端电压并不能由它本身决定, 而是由与之相联接的外电路确定的。理想电流源的伏安特性曲线如图4-1所 示。

半导体二极管的伏安特性

半导体二极管的伏安特性
硅管0.5V 死区电压约为
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

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

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。

(完整版)伏安法测二极管的特性

(完整版)伏安法测二极管的特性

实验三 伏安法测二极管的特性电路中有各种电学元件,如线性电阻、半导体二极管和三极管,以及光敏、热敏和压敏元件等。

知道这些元件的伏安特性,对正确地使用它们是至关重要的。

利用滑线变阻器的分压接法,通过电压和电流表正确地测出它们的电压与电流的变化关系称为伏安测量法(简称伏安法)。

伏安法是电学中常用的一种基本测量方法。

1、教学目标(1)了解分压器电路的调节特性; (2)掌握测量伏安特性的基本方法; (3)了解二极管的正向伏安特性. 2、实验原理2。

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,通过元件的电流与端电压之间的关系称为电学元件的伏安特性。

在欧姆定律U=IR 式中,电压U 的单位为V ,电流I 的单位为A ,电阻R 的单位为Ω。

一般以电压为横坐标和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关系变化,即其伏安特性曲线为一直线。

这类元件称为线性元件。

半导体二极管、稳压管等元件,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1所示为某二极管元件的伏安特性.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额定值。

此外,还必须了解测量时所需其它仪器的规格(如电源、电压表、电流表、滑线变阻器等的规格),也不得超过其量程或使用范围。

根据这些条件所设计的线路,可以将测量误差减到最小. 2.2 二极管测量电路的比较与选择电路的比较和说明可参考教材p56自己分析。

3、实验室提供的仪器和用具直流电源,滑线变阻器(1A ,190Ω),直流电压表(0。

5级,1。

5—15V 四量程),直流电流表(0。

5级,25-50mA 二量程),两个电阻箱(ZX21型),直流检流计(AC5型),待测二极管,单刀双掷开关及导线若干等. 4、实验内容测定二极管正向伏安特性,并作出伏安特性曲线 主要步骤:(1)连线前,先记录所用晶体管型号和主要参数(即最大正向电流和最大反向电压). (锗管的最大正向电流一般16-50mA ,最大反向电压为20-75V )(2)然后用万用表欧姆档测量其正、反向阻值,从而判断晶体二级管的正、负极(万用表处于欧姆档时,图1 非线性元件的伏安特性 KBA图2测晶体二极管正向特性mAVC + -E D图3测晶体二极管正向负笔为正电位,正笔为负电位。

【精品】测量二极管的伏安特性

【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。

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一、实验目的1、深入理解二极管的单向导电性。

2、掌握测量二极管伏安特性曲线的方法。

3、了解二极管伏安特性曲线的特点及其影响因素。

二、实验原理二极管是一种由 P 型半导体和 N 型半导体组成的电子元件,具有单向导电性。

当二极管正向偏置时(P 区接高电位,N 区接低电位),电流容易通过;反向偏置时(P 区接低电位,N 区接高电位),电流极小。

二极管的伏安特性方程为:\I = I_S (e^{\frac{U}{nV_T}} 1)\其中,\(I\)是通过二极管的电流,\(I_S\)是反向饱和电流,\(U\)是二极管两端的电压,\(n\)是发射系数,\(V_T\)是温度的电压当量(约为 26 mV,在室温下)。

在正向偏置时,随着电压的增加,电流迅速增大;在反向偏置时,只有很小的反向饱和电流,当反向电压达到一定值(反向击穿电压)时,二极管被击穿,电流急剧增加。

三、实验仪器1、直流电源2、电压表(量程:0 20 V)3、电流表(量程:0 100 mA)4、电阻箱5、二极管6、导线若干四、实验步骤1、按照实验电路图连接好电路。

将二极管、电阻箱、电流表和直流电源串联,电压表并联在二极管两端。

2、调节直流电源,使输出电压为 0 V。

然后逐渐增加电压,每次增加 01 V,记录相应的电流值,直到电压达到 10 V 左右(正向偏置)。

3、接着,将电源极性反转,使二极管反向偏置。

从 0 V 开始逐渐增加反向电压,每次增加 1 V,记录对应的电流值,直到反向电压达到20 V 左右。

4、在实验过程中,要注意电流表和电压表的量程选择,避免超过量程损坏仪器。

五、实验数据记录与处理1、正向特性数据|电压(V)| 00 | 01 | 02 | 03 | 04 | 05 | 06 | 07 |08 | 09 | 10 ||::|::|::|::|::|::|::|::|::|::|::|::||电流(mA)| 000 | 015 | 050 | 120 | 250 | 500 | 850 |1500 | 2200 | 3000 | 4000 |2、反向特性数据|电压(V)| 00 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 |80 | 90 | 100 | 110 | 120 | 130 | 140 | 150 | 160 |170 | 180 | 190 | 200 ||::|::|::|::|::|::|::|::|::|::|::|::|::|::|::|::|::|::|::|::|::|::||电流(μA)| 000 | 010 | 020 | 030 | 050 | 080 | 120 |180 | 250 | 350 | 500 | 700 | 1000 | 1500 | 2000 | 2500 |3000 | 3500 | 4000 | 4500 | 5000 |3、绘制伏安特性曲线以电压为横坐标,电流为纵坐标,分别绘制出二极管的正向和反向伏安特性曲线。

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

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引言:二极管是一种广泛应用于电子电路中的元件。

在电子学中,了解二极管的伏安特性曲线对于设计和分析电路至关重要。

本实验旨在通过测量二极管在不同电压下的电流,绘制出其伏安特性曲线,并对实验结果进行分析和讨论。

实验原理:二极管是一种半导体器件,由正负两种掺杂的半导体材料构成。

在正向偏置下,二极管的导通电流迅速增加;而在反向偏置下,二极管的导通电流非常小。

通过测量二极管在不同电压下的电流,可以得到其伏安特性曲线。

实验步骤:1. 准备实验仪器和材料:二极管、直流电源、电流表、电压表、电阻、导线等。

2. 搭建实验电路:将二极管连接到直流电源的正负极上,通过电阻限制电流大小,同时连接电流表和电压表以测量电流和电压。

3. 设置直流电源输出电压:从0V开始,逐渐增加直流电源的输出电压,记录下每个电压下的电流值。

4. 绘制伏安特性曲线:将实验得到的电流和电压数据绘制在坐标系上,横轴表示电压,纵轴表示电流,通过连接各个数据点,即可得到二极管的伏安特性曲线。

实验结果与讨论:根据实验所得数据,我们绘制出了二极管的伏安特性曲线。

曲线的形状呈现出两个不同的区域:正向偏置区和反向偏置区。

在正向偏置区,随着电压的增加,二极管的导通电流迅速增加。

这是因为在正向偏置下,二极管的p-n结被正向电压击穿,电子和空穴得以结合,形成电流。

而随着电压继续增加,导通电流增加的速度逐渐减缓,直至达到饱和状态。

这是因为在饱和状态下,所有的电子和空穴都被结合,无法再增加导通电流。

在反向偏置区,二极管的导通电流非常小。

这是因为在反向偏置下,二极管的p-n结被反向电压击穿,电子和空穴被阻止结合,形成很小的反向漏电流。

这种反向漏电流也被称为反向饱和电流。

通过实验数据和曲线分析,我们可以得到二极管的一些重要参数。

例如,正向偏置下的导通电流(正向饱和电流)和反向偏置下的反向漏电流(反向饱和电流)。

这些参数对于电路设计和分析非常重要。

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实验报告

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

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。

(完整版)半导体二极管伏安特性的研究

(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。

《电学元件伏安特性的测量》实验报告附页

《电学元件伏安特性的测量》实验报告附页

《电学元件伏安特性的测量》实验报告(数据附页)一、半定量观察分压电路的调节特点二、用两种线路测电阻的对比研究电流表准确度等级,量程I m=5mA,R I=±Ω电压表准确度等级,量程U m=,R V=±Ω;量程U m=3V,R V=±Ω由于正向二极管的电阻很小,采用外接法的数据;反向电阻很大,采用内接法的数据。

四、 戴维南定理的实验验证1. 将9V 电源的输出端接到四端网络的输入端上,组成一个有源二端网络,e e修正后的结果:取第二组和第七组数据计算得到: E e = R e =Ω由作图可得: E e = R e =Ω2.用原电路和等效电路分别加在相同负载上,测量外电路的电压和电流值。

3.理论计算。

%6.17%7.10.30034.2951.14917.19932.61621213212321的相对误差为的相对误差为与实验值比较e e e e R E R R R R R R VR R ER E V E R R R Ω=++==+==Ω=Ω=Ω=4.讨论。

等效电动势的误差不是很大,而等效电阻却很大。

原因是多方面的。

但我认为最大的原因应该是作图本身。

所有数据的点都集中在一个很小的区域,点很难描精确,直线的绘制也显得过于粗糙,人为的误差很大。

如果对数据进行拟合,可以得到I=+,于是得到E e=,R e=Ω,前者误差为%,后者误差为%,效果比直接读图好,因为消除了读图时人为的误差。

另外一点,仪表读数也是造成误差大的一个原因。

比如电流表没有完全指向0,电压表不足一格的部分读得很不准等等。

总的讲,实验数值和理论还是有一定偏差,不能很好的证明。

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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”。

(2)反向特性二极管加上反向电压时,由于少数载流子的漂移运动,形成很小的反向电流。

反向电流有两个特性:一是它随随温度的增加而增长得很快,这是由于少数载流子的数量随随温度增加而按指数规律迅速增长的缘故;二是在反向电压不超过某一范围时,反向电流不随反向电压改变而达到饱和,故这个电流IBO称为反向饱和电流。

当加二极管的反向电压过高时,反向电流突然急剧增大,二极管失去单向导电性,这种现象称为电击穿,这个电压URB称为反向击穿电压。

发生击穿的原因是外加的强电场强制地把原子的外层价电子拉出来使载流子数目急剧上升。

而处于强电场中的载流子又因获得很大的能量,而将其它价电子撞击出来,产生更多的载流子,如此连锁反应,使反向电流迅速增大,这种现象称为雪崩击穿。

因此,当二极管的反向电压接近或超过击穿电压URB,又没有适当的限流措施时,将会因电流大,电压高而使管子造成永久性的损坏。

(3)主要参数1、最大整流电流IOM最大整流电流是指二极管能够允许通过的最大正向平均电流值。

当电流超过这个允许值时,二极管会因过热而烧坏,使用时务必注意。

2、反向击穿电压URB与最高反向工作电压URMURB是指二极管反向击穿时的电压值。

击穿后,其反向电流剧增,二极管的单向导性被破坏,甚至管子因过热而烧坏。

一般手册上给出的最高反向击穿电压URM约为反向击穿电压的一半或三分之二,经确保管子安全运行。

3、最大反向电流IRM它是指在二极管上加最高反向工作电压时的反向电流值。

IRM愈小,则管子的单向导电性能愈好。

硅管的反向电流较小,常在1μА以下。

锗管的反向电流较大,一般为硅管的几十倍到几百倍。

2 主要实验器材直流稳压电源(0 ~30 V)直流电压表各种规格的直流电流表变阻器【设计目的与要求】设计目的1、了解二极管的特性和参数;2、了解二极管的安全使用方法;3、学习利用伏安法测定二极管的特性及参数。

设计要求1、设计测量电路分别设计出测定二极管正反向特性的测量电路。

2、选择实验仪器包括确定电源电压的大小、电表量程、选择控制电路所用变阻器的规格等。

3、设计主要实验步骤4、设计实验数据记录表格5、进行特性测量,确定二极管特性并提交实验报告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RX »rA(电流表内阻)时,宜采用电流表内接如图2(b);当RX «rV(电压表内阻)时,宜采用电流表外接如图2(a);当RX »rA,RX «rV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 ma x。

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URM。

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Ω作粗调用,其额定电流为(应大于)。

【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。

(2).按图2(a)连好电路,接通电源,给二极管加正向电压,选好毫安表和电压表量程,缓慢调节R及R',注意观察I、U变化情况,由此确定I、U的节范围和测量取点情况。

(3)由I、U变化情况可知,在0~区间,电流变化缓慢,取点可稀疏些,每隔测一点;在以后,电流迅速变化,取点应密集一些,每隔测一点,直至电流不超过I ma x=100mA为止。

(4)实验数据记录表格U(V)2 测定二极管的反向特性曲线(1)按图2(b)连好电路,接通电源,给二极管反向电压,选好微安表和电压表量程,缓慢调节R及R',注意观察I、U变化情况。

(2)慢慢增加二极管两端的电压,使U从0开始,每隔1V读下微安表对应的读数I,直到U接近URM。

(3)实验数据记录表格二极管伏安特性的测定张超(集美大学物理实验中心361021)摘要本文介绍利用电压表和电流表直接测定二极管正反向特性的方法,并给出2CP10型二极管的正反向伏安特性曲线及主要参数的测量结果。

关键词二极管伏安特性伏安法1 引言半导体器件具有体积小,重量轻,寿命长,工作可靠性高等优点,半导体技术是信息时代的推动力并且已经成为高新技术的核心。

测量晶体二极管的方法很多,比如可以用万用表来判断二极管的好坏。

本实验是在实验室的条件下用伏安法测量二极管的特性。

2 原理电路图(a)正向偏置(b)反向偏置二极管正向导通时可以流过较大的电流,因此要选用微安表,而反向偏置时要分两段考虑,首先是击穿前的变化趋势,在这一阶段电流随电压的变化很不明显而且是微安级的,然后被击穿,这时电流随电压的变化非常明显,只要电压稍微变化一点电流就急剧变化到微安级,所以在测反向特性时要根据情况改变电流表。

【实验结果及分析】1、测定二极管正向伏安特性曲线表1 二极管正向伏安特性I(mA)U(V)I(mA)U(V)I(mA)U(V)I(mA)2、测定二极管的反向特性曲线表2 二极管的反向特性二极管的伏安特性图3 分析正向特性曲线曲线OAB段是正向特性曲线,OA段的电压被称为死区电压,在这一范围内电流随电压的变化很小,属于高阻区,二极管还没有完全导通;AB段是二极管导通后的变化情况,一开始电流随电压的变化以较快的速度增加,但当到达B点以后虽然电压只有微小的变化,电流的变化却极快,反过来说不管电流怎样增加电压都基本不变,这就是所谓的“正向导通压降”。

反向特性曲线曲线OCDE段是反向特性曲线,它表示二极管承受反向电压时的情形,在曲线OC段,随着加在二极管上的电反向电压的增加反向电流虽然变化很小几乎为零,但还是略有增加。

CD段表示当反向电压继续增加时,反向电流几乎保持不变也就是电流达到饱和状态用IBO 表示。

当继续增加二极管的反向电压流经二极管的反向电流就大大增加了(DE段),甚至增加到U(V)I(mA)U(V)I(mA)U(V)A)某一数值时(E点)反向电流突然剧增,若继续增加电压就会出现击穿现象,到最后甚至会损坏二极管。

讨论二极管被反向击穿,这是我们要防止的情况,但是有一种二极管它恰恰是利用二极管被反向击穿时的特性来工作的,这就是稳压二极管。

也就是说这种击穿是可以恢复的,是不会真正损坏二极管的。

但若是流过二极管的电流超过最大值就会由于温度太高而被烧毁,也就是二次击穿。

参。

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