试验一二极管特性试验.docx

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试验一二极管特性试验

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/VDC）

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Rw中心滑臂旋至地端，接通电源。

调节Rw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。

4、稳压管实验

（1）用万用表测量10V/1W稳压管的正反向电阻。

数据填入实验报告表1-4中。

（2）按图1.5接线。

将直线电源先置于0V挡，然后按实验报告表1.4要求进行实验，数据填入表中。

图1.5稳压管的稳压性能实验线路

图中的‘R’用学习机中限流指示部分（R100Ω/4W+R470Ω/3W+LED）替代。

5.发光二极管（LED）实验

（1）用万用表测量发光二极管正反向电阻，由于发光二极管正向导通时管压降大于1.5V故需用Rx10k挡进行测量，否则正反向均呈开路状态。

（2）发光二极管实验线路如图1.6所示。

按图1.6安装元器件。

调节Rw使电流分别为0.3mA、3mA、10mA，观察LED亮度，观察LED两端电压。

数据填入实验报告表1-5中。

图1.6发光二极管实验电路

注意：

发光二极管微亮、亮可由实验者规定。

过亮，则超过其允许功耗。

此时应增大R阻值，降低LED的工作电流，否则易烧毁。

实验报告

表1-1二极管正反向电阻

管型

正向电阻R×10挡

反向电阻R×1挡

正向电压

实测值（Ω）

参考值（Ω）

实测值（Ω）

参考值（Ω）

（V）

IN4001

2AP15

IN4148

LEDP×10挡

表1-2逐点测量二极管伏安特性

正向电压

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

1.2

正向电流

反向电压

0

2

4

6

8

10

反向电流

二极管型号___________。

实验图1.1直角坐标

表1-3二极管单向导电（整流）

二极管接法

输出波形

导通状态

正半周

负半周

正向

负向

表1-4稳压二极管特性

稳压管型号___________。

稳压值___________。

输入电压（V）

0

2

4

6

8

10

12

14

16

电压表V1值（V）

电压表V2值（V）

电流（mA）

表1-5发光二极管（LED）测试

电流

电压

亮度

LED1

LED2

LED1

LED2

0.3mA

3mA

10mA

总结各类二极管的特性

实验二三极管特性试验

一、实验目的：

1、学会用万用表判别晶体三极管的类型的管脚。

2、测试晶体三极管的输入，输出特性。

二、实验准备：

1、了解使用万用表判别晶体三极管的类型和管脚的方法。

明确当万用表拨到电阻挡时，红、黑表笔各接通表内电池的正极还是负极？

如何根据测量表笔的颜色和测得的阻值来判断管型和管脚，测试的方法的依据是什么？

2、复习晶体管共发射接法的输入、输出特性。

三、实验设备：

KJ120学习机1台

数字式万用表1块

指针式万用表1块（20KΩ/VDC）

四、实验原理：

1、利用万用表检测晶体三极管

（1）判断基极和管子类型

由于三极管的基极对集电极和发射极的正向电阻都较小，据此，可先找出基极。

例如黑表笔接基极，红表笔接另外两个极，阻值都很小，则为NPN型三极管的基极。

如果红表笔接基极、黑表笔接另外两个极，阻值都很小，则为PNP管的基极，如图2.1所示：

（a）NPN型管（b）PNP管

图2.1判断晶体三极管的基极和类型

（2）判断集电极和发射极

在三极管的类型和基极确定后，将红、黑表笔分别接待测的集电极和发射极，基极通过20～100千欧的电阻与集电极相接。

根据三极管共发射极电流放大原理可知，PNP型三极管集电极接红表笔（电池负极）时，表针偏转角度将变大，如图2.1（a）所示。

对于NPN型三极管，则集电极接黑表笔时，表针偏转角度将变大，如图2.2（b）所示。

这样就可判断集电极和发射极。

（a）PNP型管（b）NPN型管

图2.2判断晶体三极管的集电极和发射极

（3）ß值的测量

利用万用表测量晶体三极管ß值的线路如图2.3所示。

《方法一》先将万用表置于1mA挡，黑表笔接A点，红表笔接B点。

开关S断开，记下万用表读数IB。

接通开关S，记录读数IB。

接通开关S断，记录万用表读数I'C（即IC+IB之和）。

但由于IC》IB，所以，I'C≈IC

则ß≈IC/IB

图2.3万用表测量晶体管的

值图2.4万用表估测晶体管的

值

如果用万用表内电池（一般为1.5V）进行测量，方法更简单，但精度较差，

仅适于比较几只晶体管的ß值。

《方法二》将万用表置于R×1挡，调零后将红表笔按图2.4中B点、黑表笔

接A点，开关S断开，记录指针偏转格数N（因表针偏转极小，要仔细观察）。

接通开关S，再记录指针偏转格数M。

ß≈M/N

五、实验线路

晶体管共发射极输出特性曲线的实验线路如图2.5所示。

图2.5晶体管共发射极输出特性曲线的实验线路

六、实验项目

1、用万用表判别三极管类型和引出脚，并估测质量。

2、用逐点测量法测量晶体三极管共发射极输出特性曲线。

七、实验步骤

1、用万用表测量晶体三极管

（1）测量三极管各极间双向电阻。

（2）测量晶体三极管各极间的正、反向阻值。

按实验报告表要求进行测量，数据填入表2-1中。

（3）测量晶体三极管输出特性

逐点测量法按图2.5安装好电路，分别测量“NPN”开关管根据实验报告表2-2要求进行实验并做好记录，将输出特性曲线绘入实验报告图2.1中。

在做IB﹦0实验时，切断基极电源VB。

在做VCE﹦0实验时，应将电源VCC断开。

2、三极管参数测试

（1）极间电流

按图2.6接线测三种管子（9013、9012、C1008）的ICBO、ICEO填入表中

图2.6级间电流测试电路

（2）静态和动态电流放大系数

按图2.7接线测三种管子（9013、9012、C1008）的ß值填入表中。

图2.7静态和动态电流放大系数测试电路

实验报告

表2-1晶体三极管各极间正、反向电阻值

晶体管型号

b、e间电阻值（Ω）

b、c间电阻值（Ω）

c、e间电阻值（Ω）

NPN型（9013）

PNP型（9012）

表2-2逐点法测量晶体三极管输出特性

VCE=0（V）

0.5

1

2

4

6

8

IB=0（uA）

20

40

60

80

100

根据表2-2数据计算：

当VCE=5VIC=2mA时,ß=____。

当VCE=5VIC=6mA时,ß=____。

表2-3极间电流测试

内容

测试电压

NPN

PNP

开关

ICBO（uA）

5V

12V

ICEO（uA）

5V

12V

表2-4静态和动态电流放大系数测试

IB

IC

NPN

PNP

开关管

10uA

20uA

40uA

估算ß

实验三场效应管特性实验

一、实验目的：

1、了解场效应管的特性和使用方法。

2、学会利用万用表判别场效应管的引出脚和质量。

二、预习要求：

复习场效应管的构造、分类和基本特性。

弄懂场效应管的几种重要参数的意义，掌握使用注意事项。

三、实验原理：

和普通晶体管相比较，场效应管具有输入阻抗性、噪声低、热稳定性好、抗

辐射能力强等优点，为制造优异的大规模集成电路提供了有利条件。

根据结构不

同，场效应管可分为两大类：

一类是结构场效应管（简称JFET），如3DJ6，3DJ7；

另一类是绝缘栅场效应管（简称IGFET），如3D01，3D04等。

结型场效应管的结构示意图和符号如图3.1所示。

（a）N沟道（b）P沟道

图3.1结型场效应管的结构和符号

使用场效应管时要注意与双极型晶体管的不同点。

双极型晶体管是电流控制器件，作为大器件使用时，基极必须正确。

场效应管是电压控制器件，工作时G，S间必须反向偏置。

结型场效应管的夹断电压VP是指ID﹦0时的VDS值。

饱和漏电流IDSS是指当VDS﹦0时的I值。

四、实验线路：

实验线路如图3.2，3.3所示。

五、实验项目：

1、用万用表判断结型场效应管的极性和各引出脚功能。

2、用逐点法测绘N型沟道结型场效应管输出特性曲线和饱和漏电流IDSS，夹断电压VP。

3、结型场效应管放大器实验。

图3.2（a）测夹断电压电路（b）测开启电压电路

图3.3N沟道结型场效应管输出特性测试电路

六、实验步骤：

1、用万用表判别结型场效应管

（1）引出脚功能判断。

由图3.1中可看出它的漏、源极是制造在同一类型材料上（N型硅或P型硅），漏源之间没有PN结。

因此用万用表测量漏源极间电阻时正反向都一样（由于制造工艺关系，实测时略有不同）。

栅源间和栅漏间存在一个PN结，所以栅漏或栅源之间的正反向电阻不一样。

根据上述原理，可以用万用表R×100挡，首先找出正反向阻值接近的漏源两极，余下的为栅极。

由于漏源两极可以调换使用故不再区分。

万用表仍置于R×100挡，测量栅源或栅漏之间的正反向电阻。

如果红表笔接栅极时阻值小，表明该管为P型，反之为N型。

如果漏源之间的阻值很大或过小，栅漏或栅源之间的正反向阻值相差不大时，均表示该管质量不佳。

（2）放大能力的判断。

将万用表置于R×100挡，两表棒分别与场效应管的漏源极相接（不必分红黑表棒），用手指碰触栅极，表针应有偏转，偏转幅度越大，该管放大性能越好。

但要注意，手指除碰触栅极外，不能触及管帽、漏、源极或万用表笔的金属部分。

2、夹断电压VP和开启电压VGS（TH）的测量。

（1）按图3.2调节VDD为8V、此时VDS也为8V。

调节W使VGS更负，当ID下降至50ｕA左右时（若I达不到10ｕA时，应增加VGS的电源电压），此时电压表所指VDS值，即为该管VDS为8伏时的夹断电压VP。

（2）绝缘栅型场效应管开启电压的测量

3、用逐点测量法绘制结型场效应管和绝缘栅型场效应管的输出特性曲线，测量线路见图3.3。

按实验报告表3-1，表3-2所列要求进行测量。

实验报告

表3-1逐点测量法测结型场效应管输出特性

ID

VDS=0（V）

4

6

8

10

12

16

VDS=0（V）

-0.5

-1

-1.5

-2

根据表中数据绘制结型场效应管输出特性曲线

实验图3.1结型场效应管输出特性曲线

表3-2逐点测量法测绝缘栅型场效应管输出特性

ID

VDS=0

4

8

12

16

18

20

VGS=0

2

4

6

8

根据表中数据绘绝缘栅场效应管输出特性曲线

ID（mA）

VDS（V）

实验图3.2绝缘栅场效应管输出特性曲线

实验四晶闸管特性实验

一、实验目的：

1.验证晶闸管的工作原理。

2.掌握晶闸管的简单应用方法。

二、实验准备：

1.阅读晶闸管的工作原理，了解晶闸管的导通条件和关断方法。

2.掌握用万用表判别晶闸管电极和质量的方法。

三、实验原理：

单向晶闸管是一种四层三端半导体器件，它具有三个PN结。

三端引出脚分别为阳极A、阴极K和控制极G，单向晶闸管结构图、符号和等效图如图4.1（a）、（b）、（c）所示。

（a）结构图（b）符号（c）等效图

图4.1单向晶闸管

从图4.1可以看出，单向晶闸管相当于PNP型和NPN型两个晶体三极管集基极相互联的三端半导体器件。

在它的A极和K极间加正电压后，只有在G，K加上正向触发电压，晶闸管才导通，一旦导通，就立即进入饱和导通状态。

晶闸管导通后控制极就失去了控制作用。

就使晶闸管截止，只有把阳极电压切除或反向。

阳极电压被切除，或晶闸管的阳极电流降低到维持电流以下时，晶闸管就关断了；如果使阳极电压反向（如交流负半周到来），晶闸管将关断得更加迅速。

晶闸管一旦截止，即使恢复AK之间的正向电压（如交流正半周到来时），仍不能导通，必须重新触发才能导通。

由于晶闸管具有以上特性，已被广泛应用于晶闸管整流，直流无极调速售调光，调温，逆变等电路中，还可作为无触点开关等。

双向晶闸管是单向晶闸管的进一步发展，它是五层三端半导体器件，等效于二只单向晶闸管反向并联，如图4.2所示，其中图（a）为结构图，图（b）为符号，图（c）为等效图。

（a）结构图（b）符号（c）等效图

图4.2双向晶闸管

从图4.2等效图可以看出，双极晶闸管用于交流电电路中，效率比单向晶闸管高，而它的触发方式由于正反向都可触发J，比单晶闸管硅简单。

注意，双向晶闸管三端引出线除控制极仍被称为G外，其余二个电极不再分阳极，阴极，而称为T1，T2极。

但触发信号必须加在G与T1之间。

如果用于直流电路中，T2相当于阳极，T1相当于阴极，G为栅极。

由于双向晶闸管的出现，将导致传统性使用继电器的自动控制技术发生重大的变革。

四、实验线路：

1.晶闸管触发导通实验线路如图3.3所示。

图3.3晶闸管触发导通实验线路

2.晶闸管参数测试实验线路如图3.4所示。

图3.4晶闸管参数测试实验线路

3.晶闸管交流供电工作原理实验线路如图3.5所示。

图3.5晶闸管交流供电工作原理实验线路

五、实验项目：

1.用万用表判别单向晶闸管的电极和质量。

2.单向晶闸管的触发、导通、维持电流及截止条件的实验。

3.晶闸管参数测试

（1）触发电压

（2）触发电流（3）维持电流（4）正向压降

4.交流电路中的晶闸管

（1）单向

（2）双向

六、实验步骤：

（一）用万用表测试晶闸管

A.单向晶闸管

1.三引出脚极性判别

从图3.1（a）看出，单向晶闸管G、K之间只有一个PN结。

因此它们之间的正反向电阻和一般二极管一样，而A，K之间的正反向阻值均应很大。

利用这个原理就可以判别各引出端极性。

注意，由于生产厂家不同，晶闸管引出脚的排列可能有不同，管子上标号也易磨损，所以在使用时要先用万用表判别一下，以免接错管脚。

判别步骤如下：

（1）将万用表置于R×10挡用两表笔分别测量晶闸管每二个引出端间的阻值找出其中阻值最小的二个极，它们分别为G售K端，第三端即为阳极A。

（2）再用万用表测量G，K之间正反向电阻（这一点与一般二极管不一样，可控硅G，K之间的正、反向阻值相差不一定太大），其中阻值较小的，黑表笔所接电极为控制极G，红表笔所接为阴极K。

2.单向晶闸管的质量判别

将万用表置于只R×1挡，黑表笔接A端、红表笔接K端，此时万用表指针不应偏转，如有偏转，说明晶闸管已击穿。

用导线A、G之间接通一下，万用表指针如果立即偏转，说明晶闸管良好。

3.晶闸管触发电流大小的估计

测试方法同2。

只是把万用表分别置于R×10、R×100、R×1k等挡。

使用档次越高，可控硅仍能触发导通,表明该晶闸管所需的触发电流越小。

B.双向晶闸管

1.判别双向晶闸管引出脚功能

将万用表置于R×100挡，分别测量每两个引出脚之间的正反向电阻，如果某二个引出脚正反向阻值不同时，这两引出脚为T1及G极。

其中阻值小的接黑表笔的是T1，接红表笔的是G极，剩下一个是T2极（T1与T2之间电阻为∞）。

2.判断质量

将万用表置于R×1挡，红表笔接T1，黑表笔接T2，此时万用表指针不偏转。

用导线将晶闸管G端与T2碰触一下，万用表指针应偏转，说明在此状态时晶闸管良好。

再将红表笔接T2，黑表笔接T1，用导线将T2与G碰触一下，若万用表指针发生偏转，证明此双向晶闸管双向控制性能均好，如果只有某一方向良好，该晶闸管可能是单向晶闸管或另一方向可控性能失效。

注意，由于晶闸管的工作电流随管子型号不同而不同，所需触发电流也不同。

当用万用表及R×1挡判别它的触发功能不够好时，该管不一定是废品。

可在R×1挡红表笔引出端加接一节1.5V电池，使电压增加到3V（设万用表﹑电池是1.5V）再测试。

如果仍然不能触发，那么该管损坏的可能性较大。

（二）晶闸管的触发导通性能实验

1.按图3.2所示连接各元器件，断开S，R旋至最小值。

2.接通S，加上触发电流，观察发光二极管是否发光。

3.断开S，晶闸管导通后撤去触发电压，观察发光二极管是否继续发光。

4.切断阳极电压后再接通S，观察发光二极管是否发光。

（三）晶闸管参数测试

实验线路如图3.4所示。

按图3.4所示连接各元器件分别测试：

（1）触发电压

（2）触发电流（3）维持电流（4）正向压降

（四）交流电路中晶闸管的工作原理实验

实验线路如图3.5所示。

按图3.5所示连接各元器件。

按照下列步骤进行验：

1.开关与1端接通，直流触发，观察发光二极管是否发光。

2.开关与2端接通，利用交流电源正半周进行触发，观察发光二极管是否发光。

触发时加在SCR阳极上的交流也为正半周。

将实验结果记录于实验报告表3-2中。

注意：

由于不同厂家﹑不同型号的晶闸管，其管脚位置均有不同请用户特别注意！

下面举例说明。

实验报告

表3-1晶闸管参数测试

晶闸管

触发电压

触发电流

维持电流

工作电压

单向

双向

表3-2晶闸管交流供电实验

条件

发光二极管出现现象

电路情况及原因分析

开关与1端接通

开关与2端接通

实验五光敏二极管的测试及光控电路

一、实验目的：

1、掌握光敏二极管的测试及使用方法。

2、掌握CB555电路的使用方法。

二、实验内容：

1、光敏二极管的特性测试。

2、CB555集成电路的测试。

3、完成光控单稳开关电路。

三、实验原理：

光敏二极管又称光电二极管，它是一种常用的光敏元件。

文字符号为“VD”，图形符号及外形分别见图a,它和晶体二极管相似。

光电二级管也具有一个PN结，不同的是光电二极管的壳是透明的。

以便使光线能够照射到PN结上。

图b是光电二极管的典型电路，工作电压U反向加在光电二极管VD上，无光照时光电二极管VD反向电流I极小。

因此负载RL上的输出电压U0也极小。

当有光照时VD的反向电流明显增大，这时输出电压U0也较大，并随光照强度的变化而变化。

从而实现了光电转换。

光电二极管的型号很多，常用的是2CU型。

光电二极管主要参数：

（1）工作电压UMAX（无光照），反向电流通常不超过0.1uA，光电二极管所允许的最高反向电压，一般在10---50V之间。

（2）暗电流ID（无光照）<0.5uA.

（3）光电流（光照时加有反向电压的光电管中流过的电流）一般为几十微安。

四、实验仪器：

1、直流稳压电源一台

2、包板一块

3、导线若干

4、发光二极管、光电二极管、RL=R1=1K、R2=50K、CB555集成电路各一个

5、电容C为1uF或4.7uF。

各一个

图a图b