【实验目的】
1. 测量二极管的伏安特性曲线。
2. 理解二极管的单向导电特性。
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，其符号如图3—2—1（b）所示。根据制作二极管时所用半导体材料的不同，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，而图（b）和图（c）分别是正向和反向测试电路。特性曲线从坐标原点开始，当二极管两端的电压U为零时，电流I也应为零。从特性曲线可以看出，当二极管为正向接法时，随着电压U的增加，电流I也增加。在开始一段，由于外加电压很低，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，锗管的死区电压约为0～0.2V。当外加电压U超过死区电压以后，电流随电压的上升增加得很快。但需注意，电流不要超过其最大允许值，否则将因过热而损坏管子。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。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，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，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。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）选择合适的测量电路以减少误差，考虑二极管的正向电阻很小、反向电阻很大的特点。（2）由于二极管的正向电压很小或接近零，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，违反上述规定将损坏二极管。
