Question

如何快速测量出二极管的伏安特性曲线？

Answer 1

从二极管的特性曲线上可以具体而直观地看出各种二极管的性能。这条曲线按照其特点可分为死区、正向导通区、反向截止区和反向击穿区4部分，下面分别进行分析。
(1)死区
当二极管上加的正向电压比较小时，所形成的外部电场还不足以克服PN结内所建电位差对载流子的阻挡作用，因此二极管基本上处于不导通的状态，即曲线的OA段。
当二极管上外加的正向电压大于一定值对，就会克服内建电位差的阻挡，使二极管的电阻变小，流过二极管的电流迅速增大。使二极管电流迅速增大的这个临界电压称为死区电压，因为它像是门槛一样，所以有人称它为门槛电压。超过这个电压后，二极管的正向电流开始明显增长，所以也称它为导通电压。
死区电压的大小与半导体材料和环境温度有关，一般室温下（25℃时）锗二极管为0.2V左右，硅二极管为0.6V左右，温度每升高1℃它们都大约降低2.5mV。
(2)正向导通区
如图1-35中的AB段，当正向电压超过死区电压时，电流随电压的升高显著增大，就进入了正向导通区。通常所说的二极管正向电流就是指在曲线上正向电压为1V时对应的正向电流值。
在二极管的正向特性曲线上，各点的电压与电流的比值并不是常数，所以，各点的直流电阻并不相等，也就是对应不同的正向直流电压（或电流）下具有不同的直流电阻。
图1-36是用500型万用表的欧姆挡Xl0和×100两挡测量二极管2AP14正向直流电阻的电路。万用表的电池电压E=1.5V，×10 -挡的电阻为R1=1OOΩ×100 一挡的电阻为R2=1kΩ。用×10挡测量时，由于电阻小，所以通过二极管的电流就大，此电流在图1-37所示的二极管2AP14正向特性曲线上对应工作点是Q1，这时二极管上通过的电流为9mA，二极管两端电压为0.6V，那么二极管的直流电阻为0.6/9=67Ω；用×100挡测量时，由于表内电阻大，所以通过二极管的电流就小，在图1-37所示的正向特性曲线上对应工作点是Q2，这时二极管上通过的电流为1.2mA，端电压为0.3V，那么，二极管的直流电阻为0.3/1.2×10-3=250Ω。 用万用表的不同电阻挡去测量二极管的正向直流电阻时，测出的电阻值是不同的，这是由于它处于特性曲线上的不同位置。
(3)反向截止区
当二极管的两端加上反向电压时，PN结呈现出一个非常大的电阻值，因此流过二极管的电流非常小，二极管处于截止状态，特性曲线的这一段称为反向截止区，即图1-35中的OC段。这时P区和N区的少数载流子在PN结内建电位差电场力的作用下顺利地通过，表现出一个与电压（在一定范围内）关系不大的反向饱和电流，再加上PN结表面的一些漏电流，总的反向电流在室温下小功率锗二极管约为几百微安，小功率硅二极管约为几微安。二极管的反向电流随温度的升高而增大，一般温度每升高10℃电流大约就会增大一倍，锗二极管本来反向电流就比较大，所以在应用时要特别注意。
(4)反向击穿区
当二极管上外加的反向电压高到一定值时，有可能因外加的电场过强而把被束缚在PN结中的电子强行拉出，使少数载流子数目剧增，也可能由于强电场引起电子与原子碰撞，产生大量新的载流子，这两种因素都会引起反向电流的急剧增大，称为电击穿，这时二极管的工作状态就进入了反向击穿区，如图1-35所示的CD段。二极管开始出现电击穿的电压叫作反向击穿电压。