【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.