二极管伏安特性曲线测量方法.pdf

二极管伏安特性曲线测量方法 电路中有各种电学元件，如碳膜电阻、线绕电阻、晶体二极管和三极管、光敏和热敏元件等。 人们常需要了解它们的伏安特性，以便正确的选用它们。通常以电压为横坐标，电流为纵坐标作出 元件的电压—电流关系曲线，叫做该元件的伏安特性曲线。如果元件的伏安特性曲线是一条直线， 说明通过元件的电流与元件两端的电压成正比，则称该元件为线性元件（例如碳膜电阻）；如果元 件的伏安特性曲线不是直线，则称其为非线性元件（例如晶体二极管、三极管）。本实验通过测量 二极管的伏安特性曲线，了解二极管的单向导电性的实质。 1、实验原理 晶体二极管是常见的非线性元件，其伏安特性曲线 如图 1 所示。 当对晶体二极管加上正向偏置电压，则有正向电流 流过二极管，且随正向偏置电压的增大而增大。开始电 流随电压变化较慢，而当正向偏压增到接近二极管的导 通电压（锗二极管为左右，硅二极管为左右时），电流 明显变化。在导通后，电压变化少许，电流就会急剧变 化。 当加反向偏置电压时，二极管处于截止状态，但不 是完全没有电流，而是有很小的反向电流。该反向电流 随反向偏置电压增加得很慢，但当反向偏置电压增至该 二极管的击穿电压时，电流剧增，二极管 PN 结被反向 击穿。 2、实验方法 伏安法 图 2.1.1 伏安法测二极管伏安特性曲线电路图 [1] 电流表外接法：如图2.1.1 所示（开关 K 打向 2 位置） ，此时电压表的读数等于二极 管两端电压UD；电流表的读数 I是流过二极管和电压表的电流之和 （比实际值大），即 I=ID+ Iv。 由欧姆定律可得： I=V/Rv+V/ R D 1 用 V、I所作伏安特性曲线电流是电压表和二极管的电流之和，显然不是二极管的伏安 特性曲线，所用此方法测量存在理论误差。在测量低电压时，二极管内阻较大，误差较大，随着测 量点电压升高，二极管内阻变小，误差也相对减小；在测量二极管正向伏安曲线时，由于二极管正 向内阻相对较小，用此方法误差相对较小。 表 2.1.1 电流表外接法测二极管正向伏安特性曲线测量数据 电压 U/v 电流 I/mA 此次测量用作标纸绘图绘出伏安曲线 I 电流表内接法：如图2.1.1 所示（开关 K 打向 1 位置），这时电流表的读数 为通 U = + 。 过二极管 D 的电流，电压表读数是电流表和二极管电压之和， U U D A U = I （ + ） 由欧姆定律可得： R R D A 此方法作曲线所用电压值是二极管和电流表电压之和，存在理论误差，在测量过程中随着电压 U 提高，二极管的等效内阻RD 减小，电流表作用更大，相对误差增加；小量程电流表内阻RA 较大， 引起误差较大。但此方法在测量二极管反向伏安特性曲线时，由于二极管反向内阻特别大，故误差 较小。 表 2.1.2 电流表内接法测量二极管正向伏安特性曲线测量数据 电压 U/v 电流 I/mA 此次测量用作标纸绘图绘出伏安曲线