示波器观测二极管的伏安特性曲线

示波器观测二极管的伏安特性曲线

摘要

二极管是现代电子线路中的重要元件， 所以了解它的伏安特性对分析电路非常重要。 而示波器是一种用途较广的电子仪器， 它特别适用于观察瞬时变化过程， 能把待测量以图象 (波形)形式显示出来。因此，用示波器可以一目了然地观察信号特征，可以直接测定电压的 大小。 关键词 二极管；示波器；测量；伏安特性曲线 引言

一切可以转换成电压的电学量（如电流，阻抗和功率），非电学量（如温度， 位移，速度，压力，光强，磁场和频率）都可以用示波器进行测量。伏安特性曲线反映了元件在电路中的基本工作特性.传统的伏安法虽电路简单,但要人工测绘数据点,处理速度慢，误差较大。而示波器则能接受连续变化的信号，并能把它自动描绘成图形。处理速度快，结果直观;且示波器的输入阻抗大，测量精度高。 一、实验目的

1、了解示波器显示二极管输出特性的原理 2、进一步熟悉示波器的使用 二、实验仪器

稳压二极管，整流二级管，

检波二极管，发光二极管，

双踪示波器，信号发生器，电阻箱，导线 三、实验原理

凡一切可以转换成电压的电学量（如电流，阻抗和功率），非电学量（如温度，位移，速度，压力，光强，磁场和频率）都可以用示波器进行测量 伏安特性曲线反映了元件在电路中的基本工作特性.传统的伏安法虽电路简单,但要人 工测绘数据点,处理速度慢,误差较大.而示波器则能接受连续变化的信号,并能把它自动描绘成图形,处理速度快,结果直观;且示波器的输入阻抗大,测量精度高.但双通道示波器的 X、Y 输入公用一个接地点，使得伏安特性曲线图能在示波器中以电压的形式展现出来。并且通过该图也可以研究二极管的一些特性。

电磁学设计性试验

死区电压

击穿电压

二极管具有单向导电特性，因二极管的电阻很大，通过的电流很小（∝0） ；一旦电压超过阀电压，二极管正向电压变小，电流迅速上升，二极管呈通导状态。若二极管加反向电 压，当电压较小时反向电流也很小。

从正向特性来看，当正向电压较小时，正向电流几乎为零，只有当正向电压超过死区电压（一般硅管为0.5V，锗管为0.1V）后，正向电流才明显增大。

从反向特性可以看出，当反向电压很小时，反向电流也很小，当反向电压超过反向击穿电压后，反向电流突然增大，二级管处于击穿状态。

在电源端接上交流电压（若接上直流电压，屏上只显示正向特征曲线），双踪示波器的 X、Y 输入公用一个接地点，使得伏安特性曲线图能在示波器中以电压的形式展现出来。

四、实验过程与分析 （一) 实验步骤

1、如上图连接电路。

2、打开信号源和示波器，调节信号发生器为正弦信号，示波器打到 X－Y 档，

电磁学设计性试验

将X、Y接地，找到图像原点。如图

3、将X、Y信号导入，观察出现的波形，调节示波器的偏转因素，使曲线大小

适中。如图：

4、利用示波器测量正向导通电压和反向击穿电压。 （二）实验数据

一、 稳压二极管（20w234型）

1.频率适中（500HZ左右），电源电压适中（10V左右）R=1000Ω

正向导通电压U1/V 反向击穿电压U2/V 万用表测量的正向导通电压（V）

0.720 5.24 0.751

电磁学设计性试验

2.当电阻R逐渐增大时，曲线在反向击穿电压处的转折出现弧度，R越大，弧度越明显，如图

R=3000Ω R=5000Ω R=7000Ω 3.改变频率几乎不影响曲线弯曲程度

二、整流二极管（1N4007型） 1. 频率适中（500HZ左右），电源电压适中（10V左右）R=1000Ω

正向导通电压U1/V 0,520 反向击穿电压U2/V 电源电压达不到，无法测得 万用表测量的正向导通电压（V） 0.553 2.调节R时曲线弯曲度变化不明显 3.调节频率时 ①在100HZ以下时，图像是沿曲线轨迹运动的亮点 ②在100HZ到1000HZ之内，对曲线无影响 ③在1000HZ以上时会出现不同的图形，如图为频率逐渐升高时

出现的图形

电磁学设计性试验

三、 检波二极管（2AP14型）

1. 频率适中（500HZ左右），电源电压适中（10V左右）R=1000Ω

正向导通电压U1/V 0.580 反向击穿电压U2/V 无法测得 万用表测量的正向导通电压（V） 0.607 2. 调节电源频率时，会出现不同图形

f=5,5779kHZ f=16.791kHZ f=23.108kHZ 3. 调节R值时，图线无明显变化

R=3000Ω R=5000Ω R=7000Ω

电磁学设计性试验

四、 发光二极管

1.频率适中（500HZ左右），电源电压适中（10V左右）R=1000Ω

正向导通电压U1/V 反向击穿电压U2/V 万用表测量的正向导通电压（V） 2.调节频率时图线发生变化 1.76 无法测得 1.775

f=7.1127kHZ f=21.499kHZ f=23.502kHZ 对应的发光二极管亮度

4. 调节R值图线变化不明显

R=3000Ω R=5000Ω R=7000Ω

电磁学设计性试验

五、实验结论

增大R的阻值，观察到图像倾角变小；减小R的阻值，图像倾角变大，图线变陡，更接近真正的二极管伏安特性曲线。

六、实验中发现的问题及解决方案

1、开始得到的图像不是伏安特性曲线，此时要按下X—Y按钮，即可得到伏安特性曲线。

3、实验时曲线可能出现倒置的情况，原因有

① 二极管正负极反接了。如图

② 如果在示波器左下角显示的数字中出现了向下的箭头“ ”说明图像反了，按下INV键即可。

4、整流、检波、.发光二极管的伏安特性曲线不完整

可能因为输入电压不够大，当我把输入电压调到最大值时，图像还是不完整。 七、进行实验的建议

1、首先，最重要的一点是熟练掌握双踪示波器的使用。即显示屏上每个字母，每组数字都代表什么意义，示波器上的每个按钮都用来调节什么，怎样调节。例如在上述试验中所用示波器型号为EE1641B1型。先要了解它的使用规则与说

电磁学设计性试验

明，熟练掌握后在进行实验，会比开始就盲目地进行试验，随意调节示波器要好得多，也会节省不少时间。 2、在实验室开始前要充分做好理论准备。例如要用怎样的实验电路图效果更好；各类二极管的正向导通电压与反向击穿电压大概是多少，我们所用的电源可不可以满足要求；实验时是要用交流电还是直流电，用什么样的交流信号；还有没有其他的方式可以测得我们想要的数据，然后可以进行比较（上述实验中用万用表得到二极管的正向导通电压就是一种可以进行结果比较的方法）等等。 3、实验时要注意保护自己和实验仪器。

4、应该尽可能的去查阅资料，了解实验的原理、过程、注意事项等。 5、实验时要注意思考和观察，不能马马虎虎，随意进行实验。 参考文献

1、 《普通物理实验2》电磁学部分，杨述武等主编。 2、 《电磁学》，赵凯华、陈熙谋著

3、 《探索用示波器显示二极管的伏安特性曲线》 王小云 何捷 4、 百度百科