實驗五-二極管特性及應用

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上實驗四 二極管特性曲線及應用一、實驗目的 1. 了解二極管的單向導電特性。2. 學習二極管極性及性能是否良好的判斷方法。3. 用仿真軟件仿真測試和二極管的伏安特性曲線。二、實驗原理 二極管，是電子元件當中一種具有兩個電極的裝置，只允許電流由單一方向流過。許多二極管的使用是應用其整流的功能。而變容二極管（Varicap Diode）則用來當作電子式的可調電容器。大部分二極管所具備的電流方向性我們通常稱之為“整流（Rectifying）”功能。二極管最普遍的功能就是只允許電流由單一方向通過（稱為順向偏壓），反向時阻斷 （稱為逆向偏壓）。因此，二極管可以想成電子版的逆止閥。

2、然而實際上二極管并不會表現(xiàn)出如此完美的開與關的方向性，而是較為復雜的非線性電子特征。晶體二極管為一個由p型半導體和n型半導體形成的pn結，在其界面處兩側形成空間電荷層，并建有自建電場。當不存在外加電壓時，由于pn結兩邊載流子濃度差引起的擴散電流和自建電場引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)。（a） （b） （c） （d）圖3.1 常見二極管的符號外加正向電壓時，在正向特性的起始部分，正向電壓很小，不足以克服PN結內電場的阻擋作用，正向電流幾乎為零，這一段稱為死區(qū)。這個不能使二極管導通的正向電壓稱為死區(qū)電壓。當正向電壓大于死區(qū)電壓以后，PN結內電場被克服，二極管正向導通，電流隨電壓增大而迅速上升。

3、在正常使用的電流范圍內，導通時二極管的端電壓幾乎維持不變，這個電壓稱為二極管的正向電壓。當二極管兩端的正向電壓超過一定數(shù)值，內電場很快被削弱，電流迅速增長，二極管正向導通。叫做門坎電壓或閾值電壓，硅管約為0.5V，鍺管約為0.1V。硅二極管的正向導通壓降約為0.60.8V，鍺二極管的正向導通壓降約為0.20.3V。外加反向電壓不超過一定范圍時，通過二極管的電流是少數(shù)載流子漂移運動所形成反向電流。由于反向電流很小，二極管處于截止狀態(tài)。這個反向電流又稱為反向飽和電流或漏電流，二極管的反向飽和電流受溫度影響很大。一般硅管的反向電流比鍺管小得多，小功率硅管的反響飽和電流在nA數(shù)量級，小功率鍺管在A數(shù)量

4、級。溫度升高時，半導體受熱激發(fā)，少數(shù)載流子數(shù)目增加，反向飽和電流也隨之增加。外加反向電壓超過某一數(shù)值時，反向電流會突然增大，這種現(xiàn)象稱為電擊穿。引起電擊穿的臨界電壓稱為二極管反向擊穿電壓。電擊穿時二極管失去單向導電性。如果二極管沒有因電擊穿而引起過熱，則單向導電性不一定會被永久破壞，在撤除外加電壓后，其性能仍可恢復，否則二極管就損壞了。因而使用時應避免二極管外加的反向電壓過高。檢測小功率晶體二極管，判別正、負電極：(a)觀察外殼上的符號標記。通常在二極管的外殼上標有二極管的符號，帶有三角形箭頭的一端為正極，另一端是負極。(b)觀察外殼上的色點。在點接觸二極管的外殼上，通常標有極性色點(白色或紅

5、色)。一般標有色點的一端即為正極。還有的二極管上標有色環(huán)，帶色環(huán)的一端則為負極。(c)以阻值較小的一次測量為準，黑表筆所接的一端為正極，紅表筆所接的一端則為負極。 帶有銀色帶一端為負極。圖3.2 使用萬用表測試二極管的極性(d)觀察二極管外殼，帶有銀色帶一端為負極。圖3.3 帶色環(huán)的二極管紅外發(fā)光二極管的檢測，判別紅外發(fā)光二極管的正、負電極：（a）紅外發(fā)光二極管有兩個引腳，通常長引腳為正極，短引腳為負極。因紅外發(fā)光二極管呈透明狀，所以管殼內的電極清晰可見，內部電極較寬較大的一個為負極，而較窄且小的一個為正極。圖3.4 發(fā)光二極管（b）先測量紅個發(fā)光二極管的正、反向電阻，通常正向電阻應在30k左

6、右，反向電阻要在500k以上，這樣的管子才可正常使用。 三、實驗內容1.二極管伏安特性曲線測試圖3.5 二極管伏安特性測試電路電路結構如下圖，分別將電位器的百分比調成表3-1-1中所示數(shù)據(jù)，觀察并記錄電壓表和電流表的測試結果，注明死區(qū)電壓UON。利用表格中的數(shù)據(jù)繪制伏安特性曲線。二極管的選取，可以單擊工具欄中的二極管圖標,選擇DIODE中的相應型號即可。表3-1-1電位器R2百分比電壓表U2指示值（V）電流表U1指示值（A）1%10%15%20%25%27%30%31%32%33%2. 二極管應用電路。電路如圖所示，二極管為IN4002，測量A點的電位波形。A圖3.6 二極管應用電路3.發(fā)光二極管的應用圖3.7 發(fā)光二極管電路連接一個簡單的發(fā)光二極管電路如圖3-7。圖中的發(fā)光二極管，可以單擊工具欄中的二極管圖標，選擇LED系列中的任意顏色發(fā)光二極管，如LED_blue。放置在工作區(qū)后，雙擊LED，打開特性菜單。在參數(shù)欄，可以看到該發(fā)光二極管的工作電壓為1.66V，電流為5mA。圖3.8 LED的工作參數(shù)設置電壓分別如表3-1-2中的數(shù)值，測量并記錄二極管的電壓和電流，觀察二極管是否發(fā)光。表3-1-2電源電壓值二極管電壓二極管電流是否發(fā)光1V5V10V四、思考題1.如何判斷整流二極管和發(fā)光二極管的的正負極？2