實(shí)驗(yàn)五-二極管特性及應(yīng)用

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上實(shí)驗(yàn)四 二極管特性曲線及應(yīng)用一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1. 了解二極管的單向?qū)щ娞匦浴?. 學(xué)習(xí)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(cè)試和二極管的伏安特性曲線。二、實(shí)驗(yàn)原理 二極管，是電子元件當(dāng)中一種具有兩個(gè)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(yīng)用其整流的功能。而變?nèi)荻O管（Varicap Diode）則用來當(dāng)作電子式的可調(diào)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(shí)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(shí)際上二極管并不會(huì)表現(xiàn)出如此完美的開與關(guān)的方向性，而是較為復(fù)雜的非線性電子特征。晶體二極管為一個(gè)由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體形成的pn結(jié)，在其界面處兩側(cè)形成空間電荷層，并建有自建電場(chǎng)。當(dāng)不存在外加電壓時(shí)，由于pn結(jié)兩邊載流子濃度差引起的擴(kuò)散電流和自建電場(chǎng)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(hào)外加正向電壓時(shí)，在正向特性的起始部分，正向電壓很小，不足以克服PN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)的阻擋作用，正向電流幾乎為零，這一段稱為死區(qū)。這個(gè)不能使二極管導(dǎo)通的正向電壓稱為死區(qū)電壓。當(dāng)正向電壓大于死區(qū)電壓以后，PN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)被克服，二極管正向?qū)?，電流隨電壓增大而迅速上升。

3、在正常使用的電流范圍內(nèi)，導(dǎo)通時(shí)二極管的端電壓幾乎維持不變，這個(gè)電壓稱為二極管的正向電壓。當(dāng)二極管兩端的正向電壓超過一定數(shù)值，內(nèi)電場(chǎng)很快被削弱，電流迅速增長(zhǎng)，二極管正向?qū)?。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?qū)▔航导s為0.60.8V，鍺二極管的正向?qū)▔航导s為0.20.3V。外加反向電壓不超過一定范圍時(shí)，通過二極管的電流是少數(shù)載流子漂移運(yùn)動(dòng)所形成反向電流。由于反向電流很小，二極管處于截止?fàn)顟B(tài)。這個(gè)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(jí)，小功率鍺管在A數(shù)量

4、級(jí)。溫度升高時(shí)，半導(dǎo)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(shí)，反向電流會(huì)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(shí)二極管失去單向?qū)щ娦?。如果二極管沒有因電擊穿而引起過熱，則單向?qū)щ娦圆灰欢〞?huì)被永久破壞，在撤除外加電壓后，其性能仍可恢復(fù)，否則二極管就損壞了。因而使用時(shí)應(yīng)避免二極管外加的反向電壓過高。檢測(cè)小功率晶體二極管，判別正、負(fù)電極：(a)觀察外殼上的符號(hào)標(biāo)記。通常在二極管的外殼上標(biāo)有二極管的符號(hào)，帶有三角形箭頭的一端為正極，另一端是負(fù)極。(b)觀察外殼上的色點(diǎn)。在點(diǎn)接觸二極管的外殼上，通常標(biāo)有極性色點(diǎn)(白色或紅

5、色)。一般標(biāo)有色點(diǎn)的一端即為正極。還有的二極管上標(biāo)有色環(huán)，帶色環(huán)的一端則為負(fù)極。(c)以阻值較小的一次測(cè)量為準(zhǔn)，黑表筆所接的一端為正極，紅表筆所接的一端則為負(fù)極。 帶有銀色帶一端為負(fù)極。圖3.2 使用萬用表測(cè)試二極管的極性(d)觀察二極管外殼，帶有銀色帶一端為負(fù)極。圖3.3 帶色環(huán)的二極管紅外發(fā)光二極管的檢測(cè)，判別紅外發(fā)光二極管的正、負(fù)電極：（a）紅外發(fā)光二極管有兩個(gè)引腳，通常長(zhǎng)引腳為正極，短引腳為負(fù)極。因紅外發(fā)光二極管呈透明狀，所以管殼內(nèi)的電極清晰可見，內(nèi)部電極較寬較大的一個(gè)為負(fù)極，而較窄且小的一個(gè)為正極。圖3.4 發(fā)光二極管（b）先測(cè)量紅個(gè)發(fā)光二極管的正、反向電阻，通常正向電阻應(yīng)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(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.二極管伏安特性曲線測(cè)試圖3.5 二極管伏安特性測(cè)試電路電路結(jié)構(gòu)如下圖，分別將電位器的百分比調(diào)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(cè)試結(jié)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(biāo),選擇DIODE中的相應(yīng)型號(hào)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(yīng)用電路。電路如圖所示，二極管為IN4002，測(cè)量A點(diǎn)的電位波形。A圖3.6 二極管應(yīng)用電路3.發(fā)光二極管的應(yīng)用圖3.7 發(fā)光二極管電路連接一個(gè)簡(jiǎn)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(biāo)，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(shè)置電壓分別如表3-1-2中的數(shù)值，測(cè)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(fù)極？2