二极管伏安特性试验.doc

《二极管伏安特性试验.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、实验十二非线性元件伏安特性的测量和研究给一个元件通以直流电，用电压表测出元件两端的电压，用电流表测出通过元器件的电流。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。这种研究元件特性的方法称为伏安法。伏安特性曲线为直线的元件称为线性元件，如电阻；伏安特性曲线为非直线的元件称为非线性元件，如二极管、三极管等。伏安法的主要用途是测量研究线性和非线性元件的电特性。非线性电阻总是与一定的物理过程相联系，如发热、发光和能级跃迁等，江崎玲、於奈等人因研究与隧道二极管负电阻有关的现象

2、而获得1973年的诺贝尔物理学奖。【实验目的】通过实验测量普通二极管、稳压二极管和发光二极管的伏安特性，掌握非线性元件伏安特性的测量方法、基本电路、误差计算，能够给出所测量元件的特性参数（如正向、反向导通电压，反向饱和电流。击穿电压等）。【实验仪器】非线性元件伏安特性实验仪，其控制面板如图1所示。仪器由直流稳压电源、数字电压表、数字电流表、可变电阻器、普通二极管、稳压二极管、发光二极管、待测电阻等组成。图1非线性元件伏安特性实验仪控制面板仪器的使用及注意事项1、在实验过程中，通过调节分压调节以及分流调节旋钮来调节

3、待测元件两端的电压。2、面板的左部分电路为用来测试待测元件的正向特性；右部分电路用来测试待测元件的反向特性。3、待测元件两端的电压由电压表给出，在测正向特性的时候，应该使用2V电压挡；在测量反向电压特性的时候，要使用20V电压挡。1、在接线的过程中，注意不要将各个元件的正负向接反。2、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。3、在测量反向特性时，当反向电流开始增大时应注意缓慢调节电压。如果观测到反向电流有突变趋势，应该立即减小电压。图2非线性元件伏安特性实验仪实物照片【实验原

4、理】1、伏安特性根据欧姆定律，电阻R、电压U、电流I,有如下关系：（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），用表示；另一种称为动态电阻用表示，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3所示，图中Q点的静态电阻,动态电阻。图3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

5、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。2、半导体二极管半导体二极管是一种常用的非线性元件,由P型、N型半导体材料制成PN结，经欧姆接触引出电极，封装而成。在电路中用图4(a)符号表示，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4(b)所示，其特点是：在正向电流和反向电压较小时，电流较小，当正向电压加大到某一数值UD时，正向电流明显增大，将此段直线反向延长与横轴向交，交点UD称为正向导通阈值电压。正向导通后，锗管的正向电压

6、降为0.2-0.3V,硅管为0.6-0.8V。在反向电压较大时，电流趋近极限值-Is,Is为反向饱和电流；在反向电压超过某一数值-Ub时，电流急剧增大，这种情况称为击穿，Ub为击穿电压。图4（b）图5(b)图4，图5普通二极管和稳压二极管的符号（a）和伏安特性（b）二极管的主要参数：最大整流电流If,即二极管正常工作时允许通过的最大正向平均电流；最大反向电压Ub,一般为反向击穿电压的一半；反向电流Ir是反向饱和电流的额定值。由于二极管具有单向导电性，它在电子电路中得到了广泛应用，常用于整流、检波、限幅、元件保护以

7、及在数字电路中作为开关元件等。3、稳压二极管稳压二极管是一种特殊的硅二极管,表示符号如图5(a);其伏安特性曲线如图5(b)，在反向击穿区一个很宽的电流区间，伏安曲线徒直，此直线反向与横轴相交于Uw。与一般二极管不同，普通二极管击穿后电流急剧增大，电流超过极限值-Is，二极管被烧毁。稳压二极管的反向击穿是可逆的，去掉反向电压，稳压管又恢复正常，但如果反向电流超过允许范围，稳压管同样会因热击穿而烧毁。故正常工作时要根据稳压二极管的允许工作电流来设定其工作电流。稳压管常用在稳压、恒流等电路中。稳压管的主要参数：稳定电

8、压Uw、动态电阻rD(rD越小,稳压性能越好）、最小稳压电流Imin、最大稳压电流Imax、最大耗散功率Pmax。（a）(b)图6发光二极管的表示符号及其工作原理4、发光二极管(LED)发光二极管是由III-V族化合物如GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaASP（磷砷化镓）等半导体材料制成的，其核心是PN结。因此它具有一般PN结的伏安特性，即正向导通、反向截止、击穿