二极管反向饱和电流取值的实验分析

1、二极管反向饱和电流取值的实验分析物理学2006届 黄勃勃指导教师杨德甫（延安大学物理与电子信息学院，陕西延安，716000）摘 要：用大范围小间隔的实验方法确定二极管的饱和电流是一种比较合理的方法 关键词：二极管；反向饱和电流；电流方程；区段在利用二极管电流方程Id = lebxp qUDKT -ll 1求玻尔兹曼常数时，需先求出二极管的反向电流。但是对二极管反向饱和电流的测量方法目前存在一些不够明确的观点。如有的人认 为应将二极管反向电压从“19V取值” 2 ，然后根据反向特性表的数据可求得二极管的饱和电流值；而有的则认为在测二极管反向伏安特性时应“从零开始逐渐增加电源电压，读取二极管两 端

2、电压每改变 1V时，流过二极管的电流值，一共测10组左右数据” 3 。还有的人认为，取1V时，“反向电流达到饱和”。但在实际测量时，按照前两种方法都无法得到饱和电流值。那么究竟怎样才能比较正确地测得反向饱和电流呢？由于每个半导体二极管的具体情况都不一样，所以，在实际测量中，我们发现用实验分析的方法较为妥当，下边，对这一方法作一介绍，以便交流。1实验方法由于二极管的反向电阻较大（几十万欧姆），电压表内阻也较大，而电流表内阻相对较小（几欧姆至几十欧姆），所以在测量中采用了伏安法中电流表内接的方法（如图1）。为了提高测量的精度，在电流较小区段（如1卩A以下）采用了光点反射式检流计测定电流。大于1卩A

3、的情况下采用数字式电流表测定电流。电压数值的测量采用数字式电压表。待测二极管分别是硅二极管（2CZ82A ）和锗二极管（2AP9）。实验电路如下图：2 .测量数据表1硅二极管反向电压、电流测量数据表U/V0.050.100.150.200.250.300.350.400.450.500.55l/lA0.0150.0250.0300.0400.0450.0480.0500.0510.0550.0600.060U/V0.600.650.700.750.800.850.900.951.001.051.10l/ lA0.0600.0650.0670.070.070.070.0720.0760.0780

4、.0790.080U/V1.151.201.251.301.351.401.451.501.551.601.65l/ iA0.0820.0830.0840.0850.0900.0900.0910.0910.0920.0930.095U/V1.701.751.801.851.901.952.002.052.102.152.20l/ iA0.0970.0980.0990.1000.1000.1010.1020.1050.1080.1080.108U/V2.252.302.352.402.452.502.552.602.652.702.751/lA0.1090.1090.1090.1090.1120

5、.1160.1170.1190.1210.1210.121U/V2.802.852.902.953.003.053.103.153.203.253.30I/ lA0.1220.1230.1240.1250.1270.1280.1290.1300.1310.1320.133U/V3.353.403.453.503.553.603.653.703.753.803.85I/ iA0.1350.1370.1380.1390.1400.1400.1400.1410.1420.1430.146U/V3.903.954.004.054.104.154.204.254.304.354.40I/ iA0.148

6、0.1490.1500.1500.1500.1510.1510.1510.1520.1550.156U/V4.454.504.554.604.654.704.754.804.854.904.95I/ iA0.1580.1590.1600.1600.1620.1640.1660.1680.1690.1700.171U/V5.005.055.105.155.205.255.305.355.405.455.50I/ iA0.1720.1730.1740.1750.1770.1780.1790.1810.1820.1830.185U/V5.555.605.655.705.755.805.855.905

7、.956.006.05I/ iA0.1860.1870.1880.1890.1900.1910.1920.1930.1940.1950.1962 测量数据表2锗二极管反向电压、电流测疋数据表U/V0.050.100.150.200.250.300.350.400.450.500.55I/ iA0.50.60.60.60.70.70.70.80.80.80.8U/V0.600.650.700.750.800.850.900.951.001.051.10I/ iA0.80.80.90.90.90.90.91.01.01.01.0U/V1.151.201.251.301.351.401.451.50

8、1.551.601.65I/ iA1.01.01.01.01.11.11.11.11.11.11.1U/V1.701.751.801.851.901.952.002.052.102.152.20I/ iA1.21.21.21.21.21.21.21.31.31.31.3U/V2.252.302.352.402.452.502.552.602.652.702.75I/ iA1.31.31.41.41.41.41.41.41.41.41.5U/V2.802.852.902.953.003.053.103.153.203.253.30I/ iA1.51.51.61.61.61.61.71.71.71

9、.71.7U/V3.353.403.453.503.553.603.653.703.753.803.85I/ iA1.71.71.81.81.81.81.81.81.81.81.9U/V3.903.954.004.054.104.154.204.254.304.354.40I/ iA1.91.91.91.91.92.02.02.02.02.02.0U/V4.454.504.554.604.654.704.754.804.854.904.95I/ iA2.02.12.12.12.12.12.12.22.22.22.2U/V5.005.055.105.155.205.255.305.355.405

10、.455.50I/ iA2.22.32.32.32.32.32.32.32.32.42.4U/V5.555.605.655.705.755.805.855.905.956.006.05I/ iA2.42.42.42.52.52.52.52.62.62.62.6U/V6.106.156.206.256.306.356.406.456.506.556.60I/ iA2.62.62.62.62.62.62.72.72.72.72.7U/V6.656.706.756.806.856.906.957.007.057.107.15I/ iA2.72.82.82.82.92.92.92.92.93.03.0

11、U/7.207.257.307.357.407.457.507.557.607.657.70参考文献:1杨述武普通物理实验（V1/ H3.03.23.23.23.23.23.33.33.33.43.4U/V7.757.807.857.907.958.008.058.108.158.208.25I/ yA3.43.53.53.53.53.63.63.63.63.73.7U/V8.308.358.408.458.508.558.608.658.708.758.80I/ yA3.83.83.83.83.83.94.04.04.04.14.1U/V8.858.908.959.009.059.109.1

12、59.209.259.309.35I/ yA4.24.24.24.34.34.44.44.54.64.64.6U/V9.409.459.509.559.609.659.709.759.809.859.90I/ yA4.74.84.84.94.94.94.95.05.15.25.2U/V9.9510.0010.0510.1010.1510.1710.2310.3110.3910.4410.52I/ yA5.35.35.35.35.45.55.65.75.85.96.0U/V10.5710.6410.7010.7710.7910.8910.9611.0111.0411.1011.16I/ yA6.

13、16.26.36.46.56.66.76.86.97.07.1U/V11.2111.3011.3211.4011.4511.4911.5311.5711.6611.7011.79I/ yA7.27.37.47.57.67.77.87.98.08.18.2U/V11.8411.9011.9411.9511.9912.0512.0712.0912.1312.1612.20I/ yA8.38.48.58.68.78.88.99.09.19.29.32 杨述武 . 普通物理实验（二 电磁学部分） M. 北京， 高等教育出版社 ,2000 ， 573 段长虹 . 大学物理实验 M. 广州，华南理工大学出

14、版社， 2005 ， 634 孙新义 . 伏安法测二极管反向饱和电流的讨论J. 物理实验，长春， 1989 ， 575 电子线路教材编辑组电子线路（上册） J. 北京，人民教育出版社， 1980 ， 5Experiment Analysis of Diode ' s Reverse Saturation Currentand Current ' s valuePhysics 2006 HuangBo-bo Turtor YangDe-fu( College of Physics and Electronics Information, Yanan University， Yan

15、an 716000 ， China )Abstract ： It is a well reason methed that with experiment method of a large of area and small spacing ascertain saturation current of diodeKey word ： diode; reverse saturation current; current equation; spacing谢辞： 写作此文过程中得到杨德甫老师的大力支持和精心指导，尤其在修改过程中，杨老师给予我 很大的帮助，在此对杨老师表示由衷的感谢！5分类号:

16、密级:单位代码:学号J本科毕业论文（设计）题 目:二极管反向饱和电流取值的实验分析专业：物理学姓名：黄勃勃指导教师：杨德甫职称:副教授73 实验数据分析由表一可知，当硅管反向电流数值为0.151卩A （此时所对应的反向电压为4.15V ）时，二极管反向电流已达饱和，因为在这之后电流始终随反向电压的升高而增大（存在较大漏电流* 1 2 3 4）。同样，由表二可知，所测锗二极管反向饱和电流为5.3卩A （对应的反向电压为 9.95V ）。在求得一组正向电流数值后，将以上方法所得到的反向饱和电流数值代入二极管电流方程所 得到的玻尔兹曼常数值比用其它方法所得的值误差均小（数据从略）。从以上分析可知，要正确测定二极管反向饱和电流，应注意以下三个方面：1应使反向电压在充分大的范围内变化，并应注意对不同型号的二极管取值范围应不同（如硅管为 05V,锗管为010V）。之所以要使反向电压在充分大的范围变化，是因为这 样可以找到反向电流最后保持不变的区段。2测量间