示波器演示二极管特性曲线问题的分析.pdfVIP

第21卷增刊 新疆大学学报(自然科学版) V01．21，Supp of Science Journal Edition) Uni、rersity(Natural Aug．，2004 2004年8月 Xinjiang 示波器演示二极管特性曲线问题的分析+ 赵兵文 (新疆医科大学医学工程技术学院，新疆乌鲁木齐830000) 为了研究晶体二极管的单向导电性能，可用示波器演示二极管的伏安特性曲线，如图1所示．输入信 号采用交流信号，即用正弦波输入．二极管用稳压二极管． · 演示时，将示波器的“y输入”、“地”分别接在取样电阻尺的两端，用于观测通过二极管电流，的变化， 光点垂直偏转的幅度是跟通过R的电流强度成正比．把示波器的“扫描范围”旋钮旋到“外接”档，“X输 入”、“地”分别接二极管D的两端，用以观察二极管偏置压降U的变化，光点水平偏转的幅度是跟y成正 比．适当选择“y衰减”的档级，并调节“y增益”和“X增益”等有关各旋钮的位置，光点在电流(垂直)和电 压(水平)偏转共同作用下，在示波器上可显示完整的晶体二极管的伏安特性曲线． ／ j＼ 7 D 厂 图1二极管伏安特性曲线 如果输入信号电压、频率选取不适当，则出现如图2所示的现象．即在反向偏压时二极管出现双线现 象(李萨茹图形)．也即通过二极管的电流J和电压y有位相差P，且0何／Z． 下面解释图2出现的现象和讨论有关因素的影响． 1 现象解释 由于二极管的PN结在交流电压作用下，其特性不再是一个单纯的电阻，它表现有势垒电容和扩散电 容并联在结电容上，这两个电容的数值随电压的变化而变化． 势垒电容C，，是由耗尽层引起的，在加正向电压时，由于结电阻，．很小，势垒电容Cr虽然大，但其作用 不明显，却在反向电压作用下，由于结电阻r很大，C，，虽然小，其作用却显著，在反向偏压时，尤其高频使用 时更要考虑势垒电容C。，的影响． 扩散电容CD是由于N区的电子和P区的空穴在相互扩散过程中积累引起的．PⅣ结在正向偏压时积 累在P区的电子和N区的空穴随正向电压的增加很快增加，扩散电容CD较大．而反向偏压时非平衡载流 子电子和空穴数目很小，因而反向时扩散电容CD数值很小．在高频时可以忽略不计．严格讲，扩散电容CD 的概念只适用于低频．因此在低频使用时要考虑扩散电容CD的影响． 以上所述，二极管不论在低频还是高频使用时都存在结电容的影响，则流过二极管的电流I和其管压 ·收稿日期：2004—07-06 竺型 赵兵文：示波器演示二极管特性曲线问题的分析 215 ———————————————————————————————————————～ == 降U产生相位差妒．又由于结电容不是纯电容，则相位差驴为o节玎／2． √