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。实验电路图如下左图：

2、测绘二极管的反向特性：

电源15V ，保护电阻2K Ω，采用指针式电压表，不要超过管子的最大反向电压值，只要电流突变为较大即可，并且注意控制电流在80A μ以内，

实验电路图如上右图：

3、二极管电阻-温度特性测绘：

利用惠斯通电桥法测7个不同温度下二极管电阻

值，电源电压10V ，相关实验参数为：

Ω==200020R R R 1为一个0~10K Ω的电阻箱，

R x 为待测的二极管电阻，然后做出关系曲线，进

行数据拟合，求出拟合公式。实验电路图如右图：

因为这里Ω==200020R R ，所以：

1R R x = （4）