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非线性电阻伏安特性研究 设计性试验

发布网友 发布时间:2022-04-30 01:02

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热心网友 时间:2022-06-27 17:13

【实验目的】

1.测量二级管的伏安特性曲线。

2.了解二级管的单向导电特性。

3.正确选择测量电路以减少伏安法中的系统误差。

【实验仪器】

直流电流表、电压表、滑线变阻器、电阻箱、晶体二极管和直流电源等。

【实验原理】

如图3—2—1(a)所示,P—N结具有单向导向的特性,常用图3—2—1(b)所示的符合表示。根据制作二极管时所用半导体材料的不同,又分为锗二极管、硅二极管等。二极管的典型伏安特性曲线如图3—2—2(a)所示,同图(b)和(c)分别是它的正、反向测试电路。当二极管两端的电压U为零时,电流I也应为零,所以特性曲线从坐标原点开始。

图3—2—1 图3—2—2

由特性曲线看出,当二极管为正向接法时,随着电压U的逐渐增加,电流I也增加。但在开始一段,由于外加电压很低,这时P—N结的内电场对载流子的运动仍起阻挡作用,基本上没有电流流过P—N结,这一段称为死区。硅管的死区电压约为0~0.5V(图中OB)之间,锗管的死区电压约为0~0.2V(图中OA)之间。当外加电压U超过死区电压以后,电流随电压的上升就增加得很快。但要注意,电流不要超过其最大允许值,否则将因过热而损坏管子。并且,在一定的工作电流下,管子的压降通常越小越好。正向电流和正向压降是二极管正向特性的两个主要参数。

当二极管反向接法时,在反向电压不太高的情况下,只有由少数载流子形成的反向电流,反向是电流的数值仅仅同少数载流子的多少有关,而与反向电压的大小几乎无关(室温下硅管小于几微字,锗管因热激发比硅管容易得多,少数载流子较多,一般为几十微安)。反向电流是衡量二极管反向特性的一个重要参数,反向电流大,管子性能差。当反向电压增加到一定数值时,外电场将半导体内被束缚的电子强行拉出来,造成反向电流突然剧增,这种现象称为反向击穿。一般手册中均给出最大反向击穿电压,注意使用时不要超过这个数值。

从二极管的伏安特性可以看出:

1.二极管是一种非线性元件,它的正向特性和反向特性都是非线性的。

2.二极管具有单向导电性能,即P—N结正向导通时电阻很少,反向截止时电阻很大。

3.正向导通时,管子的正向压降很少,一般情况下,硅管约为0.7V,锗管约为0.3V左右。

4.硅二极管与锗二极管的主要区别在于:锗管的正向电流比硅管上升得快,正向压降较小。但锗管的反向电流比硅管的反向电流大得多,所以锗管受温度的影响比较明显。

【实验内容】

1.利用“伏安法测电阻”判断二极管的正负极。

2.设计测量电路:

(1)为了减少测量时的系统误差,必须根据二极管的正向电阻很小、反向电阻很大这一特点,选择合适的测量电路。

(2)由于二极管的正向电压很小,因此必须考虑电压的微调。

3.测量二极管的正反向特性曲线并作图。

【注意事项】

1.测量二极管正向伏安特性时,毫安表读数不得超过二极管允许通过的最大正向电流值。

2.测量二极管反向伏安特性时,加在二极管上的电压不得超过管子允许的最大反向电压。

实验时,如果违反了上述任一条规定,都将损坏二极管
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