实验—--二极管的单向导电性

实验一：二极管的单向导电性验证

1 学时：

2 2 实验目的

学习电子电路实验中常用的电子仪器—示波器、信号发生器等的正确使用方法 利用万用表和示波器实现对电气特性的验证 充分理解理论分析和实验结果的对应 3 实验内容

利用万用表和示波器测量二极管的单向导电特性。

4 实验原理

实验箱都是分立元件，实验电路虽然连接非常灵活，可以自由搭建电路，但连线时存在有误操作损坏元件的可能。

电源部分：切勿将直流电源直接短接。

电位器部分：改变电阻，一般接中间和下面的旋钮。 一、双踪示波器

双踪示波器：用来测试各种周期性变化的电信号波形，可测量电信号的幅度、频率等。

示波器：Y1和Y2两路线，只用一路就行。

Y1/X 旋钮:用于调整到零点，按下Y1按钮，勾住校准信号，方波 下面的大的旋钮是调电压的，.5的是每格0.5V ； 上面的旋钮是调周期的（时间） 信号线上的夹子是接地的

直/交流档，直流抬起，交流按下 二、信号发生器

按需要可输出正弦波、方波、三角波等波形。输出信号幅度可连续调节，幅度可以调节到mV 级，输出信号频率可进行调节，频率范围较广。 信号发生器作为信号源，注意它的输出端不允许短路。 三、二极管单向导电性电路验证 请说明二极管单向导电性；

V - I 特性表达式：(1)T

u

U S i I e =-

在常温下（T =300K ）

26T kT

U mV q =

=

请说明二极管的单向导电作用：

当 PN 结正向偏置时，回路中将产生一个较大的正向电流， PN 结处于导通状态； 当 PN 结反向偏置时，回路中反向电流非常小，几乎等于零，PN 结处于截止状态。

5 实验环境

实验箱。

6 准备工作

实验的原理和实验的安全注意事项。

7 实验步骤 二、二极管正向导通电阻

1、关闭实验箱电源，利用实验箱资源：12V 直流电源，二极管1N4007，100欧姆电阻，板上电压表、电流表连接电路图。

U2

2、打开电源，观察电流表和电压表读数，根据读数计算二极管电阻值。

反向特性

三、单向导电性验证

1、利用实验箱资源：9V 交流电源，二极管1N4007，100欧姆电阻，连接电路图A 和图B 。将示波器探针分别接在电源正级、二极管正极、二极管负极，观察示波器波形变化，将示波器显示情况填入表2。

R1

D2

图A 图B

2、请分析以上现象出现的原因。

1.1.3二极管的单向导电特性

1.1.3 二极管的单向导电特性及极性判断 【学习人】 【班级】 【学习日期】 【学习目标】 知识与技能：熟悉二极管的外形；掌握二极管的电路符号和极性判别； 掌握二极管的导电特性。 过程与方法：通过自主学习、合作探究提高学生分析问题解决问题的能力 情感态度与价值观：培养学生的发散思维和团队合作意识。 重点：二极管的导电特性 难点：二极管的极性判别 温故互查：半导体的奇妙特性有哪些？ 设问导读： 一、二极管的结构 1.普通二极管是由一个PN 结加上两条电极引线 做成管芯，从P 区引出的电极作为 极，从 N 区引出的电极作为 极，并且用塑料玻璃 或金属等材料作为管壳封装起来。 2.极性：二极管的体积较小时，在其中的一端用一 个色环来表示 极，无色环一端就是 极；体积较大时，常在壳体上印有标明正极和负极的符号。 二、二极管的图形符号 文字符号用 表示；图形符号用箭头形象地 表示了二极管正向电流流通的方向。箭头的一 边代表正极，用“＋”号表示，另一边代表负极， 用“－”号表示。 三、二极管的单向导电特性（重点） （1）加正向电压二极管 将二极管的正极接电路中的 电位，负极接 电位，称为正向偏置（正偏）。此时二极管内部呈现较 的电阻，有较 的电流通过，二极管的这种状态称为 状态。 （2）加反向电压二极管 将二极管的正极接电路中的 电位，负极接 电位，称为反向偏置（反偏）。此时二极管内部呈现很 的电阻，几乎 电流通过，二极管的这种状态称为 状态。 四、用万用表判断二极管极性（难点） （1）先将万用表电阻挡旋钮置于 或 挡。 （2）用万用表红、黑表笔任意测量二极管两引脚间的电阻值。 （3）交换万用表表笔再测量一次。如果二极管是好的话，两次测量结果必定一大一小。 （4）以阻值较 的一次测量为准，黑表笔所接的二极管一端为 极，红表笔所接的二极管一端为 极。 正极 ＋ 负极 － 管壳 P N PN 结 VD 正极 ＋ 负极 －

半导体二极管的单向导电性教学设计说明

教学设计 科目：电子技术基础 题目：半导体二极管的单向导电性：守龙 单位：乾县职业教育中心 ： 邮编：713300

半导体二极管的单向导电性教学设计 【教材依据】本节容是龙兴主编，高等教育《电子技术基础》第一章第一节半导体二极管的容，是认识半导体器件，学好模电技术的起点，对激发学生学习兴趣，热爱上这门课以及了解电子技术在生产生活中的作用有举足轻重的作用。 一、设计思路 1.指导思想 中职学生基础知识差，单一理论学习兴趣低，注意力集中时间短，善于感性认识，通过联系现实生活，直观、生动、形象激发学生兴趣。教材容知识体系虽然完善缜密，但理论教学容多，中职学生难以学懂和理解，学习兴趣就不高。半导体二极管的单向导电性是二极管的主要特性，掌握其主要特性便可理解其主要应用，所以将半导体二极管的单向导电性作为一节容讲解很有必要。 2.教学目标 知识目标:熟悉二极管的外形和封装形式；掌握二极管的图形符号和极性判断；掌握二极管的单向导电性。 能力目标：培养学生观察电子元件、简单电路的能力；培养学生搭建简单电路的能力。 情感目标：激发学生学习兴趣，培养团队合作能力。 3.教学重点与难点 重点：二极管的单向导电性。难点:对二极管单向导电性的理解。通过二极管具有单向导电性的实验和微课视频加强重点，通过类比实验突破对二极管单向导电性难点的理解。 二、教学准备 通过展示手机充电器，提出问题：为什么手机充电器插到交流电插座上能给手机充电，充电宝直接可给手机充电，引起学生好奇和思考，然后展示二极管的一些图片和封装形式，在课堂上可展示一些二极管实物，增强学生感性认识，对学生分组，2-3人为一实验小组，并任命一名小组长。老师先演示实验，然后学生分组实验、讨论、探究，教师分析总结，用微课视频形式进行课堂小结。课堂的准备容有：提前制作微课(5分钟），准备手机充电器、充电宝、各种形式二极

什么叫PN结的单向导电性

什么叫PN结的单向导电性

1.什么叫PN结的单向导电性？PN结加正向电压？PN结加反向电压？(p123) PN结加正向电压是指P区接电位，N 区接电位。 PN结具有向导电性是指PN结加向电压导通，加向电压截止。 2. 常温下硅管及锗管的死区电压，正向导通电压各为多少伏？0.5，0.2，0.7，0.3伏(p125) 3.三极管工作在放大区，饱和区，截止区的外部条件各是什么？(p147) (自己做p146/6-6， 4. 三极管工作在放大区的外部条件是发射结偏，集电结偏； 三极管工作在饱和区的外部条件是发射结偏，集电结偏； 三极管工作在截止区的外部条件是发射结偏或偏，集电结偏。 5.NPN型三极管实现放大作用的条件是：PNP型三极管实现放大作用的条件是： A、V E>V B >V C B、V C>V B > V E C、V B>V E。>V C D、V C>V E > V B

6.假设下列各管均为硅管，根据三极管各极对 地的电位，判断三极管为硅管还是锗管，为NPN型还是PNP型，工作状态为放大、饱和，还是截止： (自己做p147/6-13 p147/6-14 ) V1为硅管, ，为型，为状态V3为锗管,为型，为状态 7.在晶体管放大电路中，测得晶体管的各个电极的电位如图1.1所示，该晶体管的类型是Ａ．NPN型硅管 Ｂ．PNP型硅管 Ｃ．NPN型锗管 2V 6V Ｄ．PNP型锗管 1.3V 8.直流稳压电源一般由哪4部分组成？每部分作用是什么？(p210 )

并联型稳压电路中，稳压二极管主要工作在反向 区。 ( p216 p218 ) 9.试写出单相（半）全波整流输出电压公式？ V O =0.45V 2 V O =0.9V 2 ？ (p211/212) 试写出单相（半）全波整流再滤波后输出电压公式？V O =1.0V 2 V O =1.2V 2 ？ (p213) 10.画出与，或，非，与非，或非 ，异或门的逻辑符号，写出逻辑表达式，（p229-233） 与门电路的逻辑功能是 ， ； 或门电路的逻辑功能是 ， 。 与 非 门 电 路 的 逻 辑 功 能 是 ， ； 或门电路的逻辑功能是 ， 。 异 或 门 电 路 的 逻 辑 功 能 是 ， ； 11.根据所给定的逻辑电路，写出输出的L 逻辑函数表达式，并对应写出其逻辑功能口诀： = 1 A & A A B B B

PN结的单向导电性及其分析

龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/e710504452.html, PN结的单向导电性及其分析 作者：高俊杰 来源：《电子技术与软件工程》2017年第12期 摘要本文意在从本质上揭示PN结的导电机理，换种思路理解PN结的单向导电性。找出规律在于化繁为简，本文若被认可也许能够建立起一种更为简单的PN结模型。 【关键词】微小的间隙接触电阻接触电动势单向导电 1 前言 提起PN结，大家都知道它具有正向导通、反向截止的特性，但PN结为何具有单向导电性呢？这个问题就复杂了，现在比较流行的是引入一个“空间电荷区”的概念来解释的，这就需要从PN结的构造说起。 2 PN结的单向导电性 半导体具有掺杂性，P型和N型半导体就是利用在本征半导体也就是纯净的半导体中掺入不同价位的杂质元素而形成的。P型也叫空穴型半导体，它是在硅、锗等4价元素中掺入3价的硼、铝等受主杂质，在其共价键结构中缺少1个电子而形成空穴（见图1）。N型半导体则在硅、锗等4价元素中掺入5价的施主杂质磷、锑等，这时就会在共价键中多出一个电子而形成自由电子（见图2），因此半导体就具有了两种载流子——电子和空穴对。在P型半导体中空穴是多子、电子是少子；N型半导体则相反，电子是多子、空穴是少子。 如果通过光刻和杂质扩散等方法就能将一块半导体分成P型半导体和N型半导体两部 分，它们之间就是一个PN结。它是构成半导体器件的基础，其实一个二极管就是一个PN 结。那么PN结是怎么具有单向导电性的呢？ 通常的说法是在不加外电压时，这个PN结中P区的多子是空穴，N区的多子是电子（通常只考虑多子），因为浓度差，载流子必然向浓度低的方向扩散。在扩散前，P区与N区的正负电荷是相等的，呈电中性。当P区空穴向N区移动时，就在PN结边界处留下了不能移动的负离子，用带蓝圈的负电荷表示；当N区自由电子向P区移动时，就在PN结边界处留下了不能移动的正离子，用带红圈的正电荷表示，这样就在空间电荷区内产生了一个内建电场Upn，电场的方向是由N区指向P区的。在扩散作用下随着Upn增大，载流子受到电场力Upn 的作用而做漂移运动，它的方向与扩散运动相反，最终使载流子扩散与漂移达到动态平衡，形成了空间电荷区，如图3所示。 当外加正向偏压时，电源E提供大量的空穴和电子，E的电场方向与Upn的电场方向相反，空间电荷区被两种载流子复合而消弱变窄，载流子容易通过扩散加强，呈现低阻状态。

二极管的特性

、二极管的特性 二极管最主要的特性是单向导电性，其伏安特性曲线如图1所示， 图1、二极管的伏安特性曲线 1、正向特性 当加在二极管两端的正向电压（P为正、N为负）很小时（锗管小于0.1伏，硅管小于0.5伏），管子不导通，处于“截止”状态，当正向电压超过一定数值后，管子才导通，电压再稍微增大，电流急剧暗加（见曲线I段）。不同材料的二极管，起始电压不同，硅管为0.5-.7伏左右，锗管为0.1-0.3左右。 2、反向特性 二极管两端加上反向电压时，反向电流很小，当反向电压逐渐增加时，反向电流基本保持不变，这时的电流称为反向饱和电流（见曲线II段)。不同材料的二极管，反向电流大小不同，硅管约为1微安到几十微安，锗管则可高达数百微安，另外，反向电流受温度变化的影响很大，锗管的稳定性比硅管差。 3、击穿特性 当反向电压增加到某一数值时，反向电流急剧增大，这种现象称为反向击穿（见曲线III)。这时的反向电压称为反向击穿电压，不同结构、工艺和材料制成的管子，其反向击穿电压值差异很大，可由1伏到几百伏，甚至高达数千伏。 4、频率特性 由于结电容的存在，当频率高到某一程度时，容抗小到使PN结短路。导致二极管失去单向导电性，不能工作，PN结面积越大，结电容也越大，越不能在高频情况下工作。 二、二极管的简易测试方法 二极管的极性通常在管壳上注有标记，如无标记，可用万用表电阻档测量其正反向电阻来判断（一般用R×100或×1K档）具体方法如表一

三、二极管的主要参数 1、正向电流IF 在额定功率下，允许通过二极管的电流值。 2、正向电压降VF 二极管通过额定正向电流时，在两极间所产生的电压降。 3、最大整流电流（平均值）IOM 在半波整流连续工作的情况下，允许的最大半波电流的平均值。 4、反向击穿电压VB 二极管反向电流急剧增大到出现击穿现象时的反向电压值。 5、正向反向峰值电压VRM 二极管正常工作时所允许的反向电压峰值，通常VRM为VP的三分之二或略小一些。 6、反向电流IR 在规定的反向电压条件下流过二极管的反向电流值 7、结电容C 结电容包括电容和扩散电容，在高频场合下使用时，要求结电容小于某一规定数值。 8、最高工作频率fm 二极管具有单向导电性的最高交流信号的频率。

二极管单向导电性工作原理图文分析

二极管单向导电性工作原理图文分析 ⑴半导体及基本特性 自然界中存在着许多不同的物质，根据其导电性能的不同大体可分为导体、绝缘体和半导体二大类。通常，将很容易导电、电阻率小于10-4Ω.cm的物质称为导体，如铜、铝、银等金属材料；将很难导电、电阻率小于10-10Ω.cm的物质称为绝缘体，如塑料、橡胶、陶瓷等材料；将导电能力介丁导体和绝缘体之间、电阻率在10-3～109Ω.cm范围内的物质称为半导体。常用的半导体材料是硅(Si)和锗(Ge)，硅和锗等半导体都是晶体，所以利用该两种材料所制成的半导体器什又称晶体管。 同时，半导体材料的导电能力会随着温度、光照等的变化而变化，分别称为热敏性和光敏性，尤其是半导体的导电能力因掺入适量杂质会发生很大的变化。例如在半导体硅中，只要掺入亿分之一的硼，导电率会下降到原来的几万分之一，称为杂敏性，利用这一特性，可以制造成不同性能、不同用途的半导体器件。而金属导体即使掺入千分之一的杂质，对其电阻率几乎也没有什么影响。 ⑵本征半导体和杂质半导体 通常把纯净的不含任何杂质的半导体（硅和锗）称为本征半导体，从化学的角度来看，硅原子和锗原子的电子数分别为32和14，所以它们最外层的电子数都是4个，是四价元素。由于导电能力的强弱，在微观上看就是单位体积中能自由移动的带电粒子数日，所以，半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间。 由于半导体具有杂敏性，所以利用掺杂可以制造出不同导电能力、不同用途的半导体器件。根据掺入杂质的不同，又可分为N型半导体和P型半导体。 ①N型半导体 在四价的本征硅（或锗）中，掺入微量的五价元素磷(P)之后，磷原子由丁数量较少，不会改变本征硅的共价键结构，而是和本征硅一起形成共价键结构，形成N型半导体。 ②P型半导体 在四价的本征硅(或锗)掺入微量的二价元素硼(B)之后，参照上述分析，硼原子也和周围相邻的硅原子组成共价键结构，形成P型半导体。 ⑶ PN结的形成与单向导电性 在一块本征半导体上通过某种掺杂工艺，使其形成N型区和P型区两部分后，在它们的交界处就形成一个特殊薄层，这就是PN结，如图1.6所示。

晶体二极管的单向导电性教案

课题：晶体二极管的单向导电性 主讲人：马会丽 教学目标： 1、知识目标：理解二极管的单向导电性，并能运用这一特性来分析电路 2、技能目标：能根据电路图连接简单的电路，并能根据实验现象分析总结出结论。 教学重点：1、理解二极管的单向导电性，并能运用这一特性来分析电路 2、根据电路图连接简单的电路，并能根据实验现象分析总结出结论 教学难点：分析实验现象、分析电路 教学方法：实验+分组讨论+讲解+练习 学生学习方法：以实验为主，练习为辅 器材：面包板1个、干电池2节、电池盒1个、1N4148二极管、个、100Ω电阻1个、发光二极管1个、蜂鸣器1个、面包板专用导线若干（每人一套） 教材分析：这是电子线路这门课程的第一节，是整本书的基础。 学情分析：职业高中的学生，学习的热情不够高，尤其是学习理论知识的兴趣不浓，他们只学了初中物理，电子线路的理论知识对于他们来说很难，很多内容，即使学生背下来了，他们也还是不理解。用实验来探索物理规律，能提高学生的学习兴趣，对比实验现象得出结论，能让学生更好地理解电子线路理论知识。而且电子线路这门课程有一个重要的任务：分析电路。学生不动手做电路、深入理解理论知识是无法学会分析电路的。 课时：90分钟 教学过程： 一、引入（5分钟） 1、认识几种元件的电路图符号：学生看实验报告上的下面的电路图，其中以下三个元件： 二极管发光二极管蜂鸣器 2、认识实物：学生在套件中找到以下三个 发光二极管 普通二极管蜂鸣器 二、实验：（45分钟） 1、引导学生认识电路，讲解如何搭接电路（学生第一 次做电路，所以讲解时需要一个元件一个元件地教学生连接） 2、学生动手实验：（学生独立完成实验，然后两人一组分组讨论总结，老师指导） 学生在面包板上搭接以下两个电路，观察现象，并讨论总结出结论：二极管具有什么特性。 注意：电路连接好后，接通电源之前一定要先用万用表测试接电源的两点之间是否短接，不短接才能接电源，否则会烧坏电源。

实验一二极管特性实验

实验一二极管特性实验 一、实验目的： 1、验证晶体二极管的单向导电特性。 2、学会测量晶体二极管的伏安特性曲线。 3、掌握几种常用特种功能二极管的性能和使用方法。 二、实验前准备： 1、复习晶体二极管结构和伏安特性。 2、阅读光电二极管、发光二极管和稳压管的特性和使用范围。 3、复习用万用表测量晶体二极管的方法。阅读用图示仪测试晶体二极管及用示波 器测量输出电压的方法。 三、实验设备： KJ120学习机一台 数字式万用表一块 指针式万用表一块（20KΩ/V DC） 四、实验原理： 晶体二极管由一个PN结构成，具有单向导电作用。几种常用二极管的符号如图1.1所示。 （a） (b) (c) 图1.1几种常见二极管的符号 图1.1（a）为普通二极管，如In4001;In4148;2AP等。 图1.1（b）～(c)为稳压管、发光二极管等。 如稳压管，它工作在反向击穿区。使用时，利用反向电流在击穿区很大范围内变化而电压基本恒定的特性来进行稳压。 发光二极管是一种把电能变成光能的半导体器件。发光二极管有各种颜色，例如有发红光的，发黄光的，发绿光的等等。 发光二极管工作电压较低（1.6～3V），正向工作电流只需几毫安到几十毫安，故常作线路通断指示和数字显示。 若将万用表黑表笔接二极管正极，红表笔接二极管负极，则二极管处于正向偏置，呈现低阻，表针偏转大；反之，二极管处于反向偏置，呈现高阻，表针偏转小。根据

两次测得的阻值，就可以辨别二极管的极性。 注意万用表不同的电阻挡的等效内阻各不相同测得的阻值有差异。一般不宜采用RX10K 挡来测二极管，因该挡的电源电压较高（一般为9V ），有可能损坏管子． 五、实验步骤： 1、二极管的一般测试。 （1）按实验报告表1.1要求多用万用表测量二极管（IN4001、IN4148、2AP 、LED ） 的正、反向阻值。将数据填入表1-1中。 （2）二极管正向电压测量：调电位器，使I=5mA 分别测量五种二极管的正向电 压，将数据填入表1-1中。 图1.2 二极管正反向电压测量电路 （a ）正向电压测量电路 （b ）反向电压测量电路 2、测量2AP 的伏安特性。 （1）测量2AP 正、反向伏安特性的线路见图1.2（a ）、（b ）。按图接好线路图1.2 测量2AP 伏安特性的线路。 （2）将电位器R w 中心滑臂旋至地端，接通电源。调节R w 阻值使输出电压逐渐增 大。按实验报告表1-2要求测量2AP 或2CK 的正向伏安特性，并将数据填入该表，在直角坐标上绘成曲线。 （3）按实验报告表1-2要求，测量2AP 或2CK 的反向伏安特性。注意2AP 型管 反向电流不要超过400ｕA 。数据填入表中，在直角坐标上绘成反向特性曲线。 3、交流电路中二极管（IN4001）作用实验 （a ）正向接法 （b ）反向接法 图1.3 二极管单向导电试验线路 （1）实验线路如图1.3所示。按图（a ）接线 （2）调好示波器，用示波器分别观察图1.3（a ）线路中A 、B 两点的输出波形。 （3）将D 反接，线路如图1.3（b ）所示，用示波器观察输出波形。将波形绘入实 验报告表1-3中。 V V 18 V