電氣畢業(yè)論文---二極管伏安特性曲線實驗的改進

1、<p>　　編號 </p><p><b>　　學(xué)位論文</b></p><p>　　二極管伏安特性曲線實驗的改進</p><p><b>　　中文摘要</b></p>

2、;<p>　　本文指出了電子技術(shù)實驗教材中所給出的測量二極管正向特性曲線的伏安法和二極管特曲線之間所存在的問題，并提出了更合理的電路。用伏安法測量二極管的伏安特性曲線并進行討論和分析。對二極管正向特性曲線，無論采用外接法還是內(nèi)接法，都必須對測量數(shù)據(jù)加以修正，才能給出正確的實驗結(jié)果。本文又對修已原因進行說明。</p><p>　　關(guān)鍵詞：二極管；伏安特性曲線；伏安法；內(nèi)接法；外接法</p>

3、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　中文摘要1</b></p><p><b>　　引言1</b></p><p><b>　　1.二極管2</b></p><p>　　二極管的主要參數(shù)3</p>

4、<p><b>　　2.1正向特性3</b></p><p><b>　　2.2反向特性4</b></p><p>　　2.3反向穿擊特性4</p><p>　　2.4最大整流電流4</p><p>　　3.線路分析和公式修正4</p><p>　　4

5、.試驗結(jié)果及討論5</p><p><b>　　結(jié)語8</b></p><p><b>　　參考文獻9</b></p><p><b>　　致謝10</b></p><p><b>　　引言</b></p><p>　　用伏

6、安法測量個種元件的特性時，為減少誤差，除合適的選擇測量電表外，實際測量還要注意正確的選擇合適的測量線路。通常有兩種方法一種叫內(nèi)接法另一種叫外接法。在測量線性元件的電阻時，根據(jù)估計的阻值大小，適當?shù)倪x取某種方法，可得到精確的測量結(jié)果。但對非線性元件，如二極管，其直流電阻的大小與加在二極管兩端電壓的大小和方向都有關(guān)系。以型二極管為例，當加在它兩端的正向電壓從零加到左右時，其電流電阻阻值，可以從接近無窮大，逐漸變化到數(shù)十歐姆。對于這種阻值變化

7、范圍很大的元件，在測量其伏安特性曲線時，不論采用外接或內(nèi)接，由于電流表內(nèi)阻的影響，所得測量結(jié)果，均不可能在整個測量范圍內(nèi)都與實際值保持較小的偏差。如果選擇內(nèi)阻較小的電壓表和內(nèi)阻較大的電流表，這一現(xiàn)象將更為明顯。因此，為準確的測量結(jié)果，必須對測量數(shù)據(jù)加以修正。本文給出的修正公式，分別按電流表外接法和內(nèi)接法測量型穩(wěn)壓二極管的正向特性曲線，計算得出了該二極管伏安特性曲線。結(jié)果顯示，兩種方法測量結(jié)果都有很大誤差，修正后二者結(jié)果卻基本一致，說明采

8、用伏安法測量二極管的特性時，對測量結(jié)果必須加以修正，對此也給出了相應(yīng)的理論解釋。</p><p><b>　　1.二極管</b></p><p>　　二極管是電子技術(shù)中最常用的元件，其有性質(zhì)為正向通電，反響不導(dǎo)通。結(jié)是二極管和其它元件的關(guān)鍵，它是型半導(dǎo)體和型半導(dǎo)體的相互集合而組成。</p><p>　　晶體二極管也稱半導(dǎo)體二極管，它是在結(jié)上加接

9、觸電極、引線和管殼封裝而成的。按其結(jié)構(gòu)，通常有點接觸型和面結(jié)型兩類。常用符號如圖中、（本資料用）來表示。</p><p>　　所謂半導(dǎo)體是電性能介于導(dǎo)體和絕緣之間的物體。半導(dǎo)體理論證實在半導(dǎo)體中在兩種導(dǎo)電的物體，一種是自由電子，另一種是帶正電的空穴，它們在外電場的作用下都有定向移動的效應(yīng)都能運載電荷形成電流，通常稱為載流子。</p><p>　　點接觸型適用于工作電流小、工作頻率高的場合；

10、（如圖）二極管的正向電流只零點幾毫安，因此二極管的正向電阻很小，在正向特性曲線的原點正向電壓很小，外電場不能克服結(jié)的內(nèi)電場，所以可作正向電流為零。此時二極管表示最大的電阻，這種狀態(tài)叫做載止狀態(tài)。 面結(jié)合型適用于工作電流較大、工作頻率較低的場合；（如圖） 平面型適用于工作電流大、功率大、工作頻率低的場合。（如圖） </p><p>　　按使用的半導(dǎo)體材料分，有硅二極管和鍺二極管；按用途分，有普通

11、二極管、整流二極管、檢波二極管、混頻二極管、穩(wěn)壓二極管、開關(guān)二極管、光敏二極管、變?nèi)荻O管、光電二極管等。 二極管是由一個結(jié)構(gòu)成的，它的主要特性就是單向?qū)щ娦裕ǔＶ饕盟姆蔡匦詠肀硎尽?二極管的伏安特性是指流過二極管的電流與加于二極管兩端的電壓之間的關(guān)系或曲線。用逐點測量的方法測繪出來或用晶體管圖示儀顯示出來的曲線，稱二極管的伏安特性曲線。圖 是二極管的伏安特性曲線示意圖，依此為例說明其特性。 </p&

12、gt;<p><b>　　二極管的主要參數(shù)</b></p><p><b>　　2.1正向特性</b></p><p>　　由圖可以看出，當所加的正向電壓為零時，電流為零；當正向電壓較小時，由于外電場遠不足以克服結(jié)內(nèi)電場對多數(shù)載流子擴散運動所造成的阻力，故正向電流很?。◣缀鯙榱悖O管呈現(xiàn)出較大的電阻。這段曲線稱為死區(qū)。

13、當正向電壓升高到一定值以后內(nèi)電場被顯著減弱，正向電流才有明顯增加。被稱為門限電壓或閥電壓。視二極管材料和溫度的不同而不同，常溫下，硅管一般為左右，鍺管為左右。在實際應(yīng)用中，常把正向特性較直部分延長交于橫軸的一點，定為門限電壓的值，如圖中虛線與軸的交點。 當正向電壓大于以后，正向電流隨正向電壓幾乎線性增長。把正向電流隨正向電壓線性增長時所對應(yīng)的正向電壓，稱為二極管的導(dǎo)通電壓，用來表示。通常，硅管的導(dǎo)通電壓約為到 （一般取為）鍺管

14、的導(dǎo)通電壓約為到 （一般取為）。 </p><p><b>　　2.2反向特性</b></p><p>　　反向電流指的是管子不穿擊條件下的電流，數(shù)目越少的時二極管的通電功能越好。</p><p>　　當二極管兩端外加反向電壓時，結(jié)內(nèi)電場進一步增強，使擴散更難進行。這時只有少數(shù)載流子在反向電壓作用下的漂移運動形成微弱的反向電流。反向電流很小，且

15、幾乎不隨反向電壓的增大而增大（在一定的范圍內(nèi)），如圖中所示。但反向電流是溫度的函數(shù)，將隨溫度的變化而變化。常溫下，小功率硅管的反向電流在數(shù)量級，鍺管的反向電流在數(shù)量級。</p><p><b>　　2.3反向穿擊特性</b></p><p>　　當反向電壓增大到一定數(shù)值時，反向電流劇增，這種現(xiàn)象稱為二極管的擊穿，（或用表示）稱為擊穿電壓，視不同二極管而定，普通二極管一

16、般在幾十伏以上且硅管較鍺管為高。 擊穿特性的特點是，雖然反向電流劇增，但二極管的端電壓卻變化很小，這一特點成為制作穩(wěn)壓二極管的依據(jù)。</p><p><b>　　2.4最大整流電流</b></p><p>　　最大整流電流是二極管長時間使用時，允許流過二極管的最大正向平均電流。電接觸型二極管的最大整流電流在幾十毫安以下。面接觸型二極管的最大整流電流較大，當電

17、流超過允許值時，將由于結(jié)過熱而使管子損壞。</p><p>　　3.線路分析和公式修正</p><p>　　對外接法內(nèi)接法（見圖，圖）分析知，這兩種解法對測量結(jié)果帶來的誤差，都是電表的接入誤差，即電表內(nèi)阻引入測量線路引起的誤差。</p><p>　　在外接法測量中，真實測量的是二極管兩端的電壓，而安培計測出卻是通過二極管和伏特計兩路電流之和，赤即由于伏特計的接入，產(chǎn)

18、生了電流的測量誤差，從相對接入誤差可知,如伏特計內(nèi)阻，則遠小于，相對接入誤差很小，如不滿足，測會造成很大的接入誤差，接入誤差是一種系統(tǒng)誤差，根據(jù)外接法測得電壓值，電流值及電壓表的內(nèi)阻。</p><p><b>　　00</b></p><p>　?。▓D1外接法測量線路） （圖2內(nèi)接法測量線路）</p><p>　　可算出

19、外接法中電流修正值（）</p><p>　　類似分析可知，在內(nèi)接法中，若不滿足測會在電壓值的測量中，產(chǎn)生較大的接入誤差，由可計算內(nèi)接法中電壓的修正值</p><p><b>　　4.試驗結(jié)果及討論</b></p><p>　　表，表分別是用外接法和內(nèi)接法測量的型二極管正向伏安特性及修正的數(shù)據(jù)，圖為相應(yīng)的伏安特性曲線。其中電壓表：型，量程：，內(nèi)阻

20、：;電流表：型，量程：，內(nèi)阻：.</p><p>　　表1 外接法實測數(shù)據(jù)及修正數(shù)據(jù)</p><p>　　表2 內(nèi)接法實測數(shù)據(jù)及修正數(shù)據(jù)</p><p>　　從表中數(shù)據(jù)可見，利用外接法側(cè)二極管正向特性曲線時，隨著加在二極 管兩端電壓的增加，其測量誤差逐漸減小，原因是外電場能夠克服二極管的內(nèi)電場，而用內(nèi)接法測量時，隨著反響電壓的增加，測量誤差不斷增大，從圖-可

21、以看出</p><p>　　用外接法和內(nèi)接法測得的數(shù)據(jù)經(jīng)修正后，所有曲線平行。</p><p>　　法實測數(shù)據(jù)和修正后數(shù)據(jù)所作兩條線可以看出，從到區(qū)間，修正后，兩條曲線明顯分開，當電壓增加到左右，才逐漸趨于平行，這是因為電壓小于時二極管尚處于未導(dǎo)通狀態(tài)，其相應(yīng)直流電阻值在接近無窮達到數(shù)百歐姆范圍內(nèi)變化，不滿足外接法條件到；在正向電壓加左右，二極管逐漸導(dǎo)通，其阻值降至數(shù)百歐姆之下，甚至接近或

22、滿足了外接法的條件。</p><p>　　法實測數(shù)據(jù)所作曲線與修正后的曲線看到從左右的區(qū)間，修正前后兩條線平行。當電壓增大到左右時，二極管阻值變化范圍滿足內(nèi)接法的條件,而正向電壓增至時，二極管直流電阻阻值變化范圍不滿足內(nèi)接法的條件，所以兩條曲線明顯分開了。</p><p><b>　　結(jié)語</b></p><p>　　通過以上討論可以看到，利用

23、伏安法對二極管正向伏安特性曲線時，必須選好連接方式，如果選不好連接方式，其引起的誤差也相當大，所以必須選好連接方式，然后對測量的數(shù)據(jù)進行詳細的修正，，要注意正確的選擇對象為高電阻或低電阻時的合適線路。若因需要不能任意選擇線路，如二極管，由于其阻值隨加在它兩端電壓的變化而發(fā)生很大變化，對哪種測量線路都不甚滿足，就必須對測量結(jié)果加以修正，才能得到正確的結(jié)果。</p><p><b>　　參考文獻</b

24、></p><p>　　[1] 秦曾煌.電工學(xué).（下，電子技術(shù)）［M］.北京:高等教育出版社，2008.2： 9-14.</p><p>　　[2] 攃東紅，阿不拉江·斯迪克.電子線路實驗［M］.喀什：喀什師范學(xué)院出版社，2008：9-14.</p><p>　　[3] 肖景魁,張麗.二極管福安特性曲線測試技術(shù)探討［J］.沈陽教育學(xué)院學(xué)報，2007（

25、4）：107- 109 .</p><p>　　[4] 唐恒陽.改進的測二極管伏安特性的電路［J］.大學(xué)物理學(xué)報.2000（8）.</p><p>　　[5] 王光清.對“伏安法測二極管的特性”實驗的改進［J］.三明師專學(xué)報.1999 (3).</p><p>　　[6] 阿不拉江·斯迪克.二極管的正想特性曲線畫的方法［J］.喀什師范學(xué)院學(xué)報. 2002（

26、6）.</p><p>　　[7]連漢麗.二極管伏安特性曲線的理論分析［J］.西安郵電學(xué)院學(xué)報.2008(9):150-152.</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　在xx學(xué)院的教育下經(jīng)過五年的學(xué)習，使我在做人做事各個方面得到了很提高.</p><p>　　在xx老師的指導(dǎo)下我的畢業(yè)論文順利通過

27、，他幫我批閱了好多次，提供了這方面的資料和很好的意見，非常感謝她的幫助，在老師耐心的指導(dǎo)下，我學(xué)會了論文的三步驟：怎么樣開頭，怎么樣繼續(xù)，怎么樣結(jié)束.</p><p>　　非常感謝指導(dǎo)老師，也非常感謝我系的各位老師，再他們的教育下，使我在各方面得到了很大的提高，為以后工作打下了良好的基礎(chǔ).</p><p><b>　　此致 </b></p><p