发光二极管伏安特性曲线
程序框图
伏安特性曲线
测量简单电源信号
程序框图
波形图
二极管的伏安特性曲线图解 二极管的性能可用其伏安特性来描述。在二极管两端加电压U，然后测出流过二极管的电流I，电压与电流之间的关系i=f(u)即是二极管的伏安特性曲线，如图1所示。 图1 二极管伏安特性曲线 二极管的伏安特性表达式可以表示为式1-2-1 其中iD为流过二极管两端的电流，uD为二极管两端的加压，UT在常温下取26mv。IS为反向饱和电流。 1、正向特性 特性曲线1的右半部分称为正向特性，由图可见，当加二极
管上的正向电压较小时，正向电流小，几乎等于零。只有当二极管两端电压超过某一数值Uon时，正向电流才明显增大。将Uon 称为死区电压。死区电压与二极管的材料有关。一般硅二极管的死区电压为0.5V左右，锗二极管的死区电压为0.1V左右。 当正向电压超过死区电压后，随着电压的升高，正向电流将迅速增大，电流与电压的关系基本上是一条指数曲线。由正向特性曲线可见，流过二极管的电流有较大的变化，二极管两端的电压却基本保持不变。通过在近似分析计算中，将这个电压称为开启电压。开启电压与二极管的材料有关。一般硅二极管的死区电压为0.7V左右，锗二极管的死区电压为0.2V左右。 2、反向特性 特性曲线1的左半部分称为反向特性，由图可见，当二极管加反向电压，反向电流很小，而且反向电流不再随着反向电压而增大，即达到了饱和，这个电流称为反向饱和电流，用符号IS 表示。 如果反向电压继续升高，当超过UBR以后，反向电流急剧增大，这种现象称为击穿，UBR称为反向击穿电压。
图2 二极管的温度特性 击穿后不再具有单向导电性。应当指出，发生反向击穿不意味着二极管损坏。实际上，当反向击穿后，只要注意控制反向电流的数值，不使其过大，即可避免因过热而烧坏二极管。当反向电压降低后，二极管性能仍可能恢复正常。 3、温度对二极管伏安特性的影响 温度升高，正向特性左移，反向特性下移；室温附近，温度每升高1℃；正向压降减少2-2.5mV；室温附近，温度每升高10℃，反向电流增大一倍。二极管的温度特性如图2所示。
学生序号6 ` 实验报告 课程名称：电路与模拟电子技术实验指导老师：冶沁成绩：__________________ 实验名称：电路元件特性曲线的伏安测量法实验类型：电路实验同组学生：__________ 一、实验目的和要求（必填）二、实验容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一、实验目的和要求 1.熟悉电路元件的特性曲线； 2.学习非线性电阻元件特性曲线的伏安测量方法； 3掌握伏安测量法中测量样点的选择和绘制曲线的方法； 4.学习非线性电阻元件特性曲线的示波器观测方法。 二、实验容和原理 1、电阻元件、电容元件、电感元件的特性曲线 在电路原理中，元件特性曲线是指特定平面上定义的一条曲线。例如，白炽灯泡在工作时，灯丝处于高温状态，其灯丝电阻随着温度的改变而改变，并且具有一定的惯性；又因为温度的改变与流过 灯泡的电流有关，所以它的伏安特性为一条曲线。电流越大、温度越高，对应的灯丝电阻也越大。一 般灯泡的“冷电阻”与“热电阻”可相差几倍至十几倍。该曲线的函数关系式称为电阻元件的伏安特性， 电阻元件的特性曲线就是在平面上的一条曲线。当曲线变为直线时，与其相对应的元件即为线性电阻 器，直线的斜率为该电阻器的电阻值。电容和电感的特性曲线分别为库伏特性和韦安特性，与电阻的 伏安特性类似。 线性电阻元件的伏安特性符合欧姆定律，它在u-i 平面上是一条通过原点的直线。该特性曲线各点斜率与元件电压、电流的大小和方向无关，所以线性电阻元件是双向性元件。非线性电阻的伏安特 性在u-i平面上是一条曲线。 普通晶体二极管的特点是正向电阻和反向电阻区别很大。正向压降很小正向电流随正向压降的升高而急骤上升，而反向电压从零一直增加到十几伏至几十伏时，其反向电流增加很小，粗略地可视为 零。可见，二极管具有单向导电性，如果反向电压加得过高，超过管子的极限值，则会导致管子击穿 损坏。稳压二极管是一种特殊的半导体二极管，其正向特性与普通二极管类似，但其反向特性则与普 通二极管不同，在反向电压开始增加时，其反向电流几乎为零，但当反向电压增加到某一数值时（称 为管子的稳压值，有各种不同稳压值的稳压管）电流将突然增加，以后它的端电压将维持恒定，不再 随外加的反向电压升高而增大。 上述两种二极管的伏安特性均具属于单调型。电压与电流之间是单调函数。二极管的特性参数主要有开启电压V th，导通电压V on，反向电流I R，反向击穿电压V BR以及最大整流电流I F。 2、非线性电阻元件特性曲线的逐点伏安测量法 元件的伏安特性可以用直流电压表、电流表测定，称为逐点伏安测量法。伏安法原理简单，测量方便，但由于仪表阻会影响测量的结果，因此必须注意仪表的合理接法。 采用伏安法测量二极管特性时，限流电阻以及直流稳压源的变化围与特性曲线的测量围是有关系的，要根据实验室设备的具体要求来确定。在综合考虑测量效率和获得良好曲线效果的前提下，测量 点的选择十分关键，由于二极管的特性曲线在不同的电压的区间具有不同的性状，因此测量时需要合
信息工程学院实验报告 课程名称：单片机原理及接口 实验项目名称：LED 数码管显示实验 实验时间：2016年3月11日 班级：通信141 姓名： 学号： 一、实 验 目 的: 熟悉keil 仿真软件、proteus 仿真软件、软件仿真板的使用。了解并熟悉一位数码管与 多位LED 数码管的电路结构、与单片机的连接方法及其应用原理。学习proteus 构建LED 数 码管显示电路的方法，掌握C51中单片机控制LED 数码管动态显示的原理与编程方法。 二、实 验 设 备 与 器 件 硬件：微机、单片机仿真器、单片机实验板、连线若干 软件：KEIL C51单片机仿真调试软件，proteus 系列仿真调试软件 三、实 验 原 理 LED 显示器是由发光二极管显示字段的显示器件。在单片机应用系统中通常使用的是七 段LED ，这种显示器有共阴极与共阳极两种。 共阴极LED 显示器的发光二极管阴极共地，当某个发光二极管的阳极为高电平时，该发 光二极管则点亮；共阳极LED 显示器的发光二极管阳极并接。 七段LED 数码管与单片机连接时，只要将一个8位并行输出口与显示器的发光二极管引 脚相连即可。8位并行输出口输出不同的字节数据即可获得不同的数字或字符，通常将控制 成 绩： 指导老师(签名)： a f b e g c d dp 1 2 3 4 5 10 9 8 7 6 g f a b e d c dp (a) 共阴极 (b) 共阳极 (c) 管脚配置
发光二极管的8位字节数据称为段选码。 多位七段LED数码管与单片机连接时将所有LED的段选线并联在一起，由一个八位I／O 口控制，而位选线分别由相应的I／O口线控制。如：8位LED动态显示电路只需要两个八位I／O口。其中一个控制段选码，另一个控制位选。 由于所有位的段选码皆由一个I／O控制，因此，在每个瞬间，多位LED只可能显示相同的字符。要想每位显示不同的字符，必须采用动态扫描显示方式。即在每一瞬间只使某一位显示相应字符。在此瞬间，位选控制I／O口在该显示位送入选通电平（共阴极送低电平、共阳极送高电平）以保证该位显示相应字符，段选控制I／O口输出相应字符段选码。如此轮流，使每位显示该位应显示字符，并保持延时一段时间，以造成视觉暂留效果。 不断循环送出相应的段选码、位选码，就可以获得视觉稳定的显示状态。由人眼的视觉特性，每一位LED在一秒钟内点亮不少于30次，其效果和一直点亮相差不多。 四、实验内容与步骤 1、电路图的设计。 （1）打开proteus软件，单击P,打开搜索元器件窗口，如图 1-1 所示： 图1-1 搜索元器件 （2）添加元器件AT89C51、CAP、BUTTON、LED-BLUE、RES、CRYSTAL、7SEG-MPXI1CC，修改元器件的参数，绘制电路图，如图1-2 所示：
mcs－51单片机接口技术实验 适用：电气类专业本科学生 实验报告 实验一熟悉proteus仿真模拟器，led花样表演 一、实验目的 掌握以下方法： 1．在proteus的环境下，设计硬件原理图； 2．在keilc集成环境下设计c51语言程序； 2．在proteus的环境下，将硬件原理图与软件联接仿真运行。 二、实验环境 1．个人微机，windows操作系统 2．proteus仿真模拟器 3．keilc编程 三、实验题目 基本题：使用8051的并口带动8个led发光二极管显示一种花样表演。提高题：使用一个键切换实现3种以上花样表演。 四、实验类型： 学习、模仿与简单设计型。 五、实验步骤： 0、进入isis，先选择需要的元件，然后设计电原理图，保存文件； 1、在keilc软件集成环境下编写源程序，编译工程文件； 2、将所设计的硬件原理图与目标代码程序相联接； 4、按play键，仿真运行程序。 附,可能用到的元件名称： cpu：at89c51或任一种mcs-51家族cpu； 晶振：crystal； 电容器：capacitors，选22pf 电解电容：cap-elec或genelect10u16v 复位电阻：minres10k 限流电阻：minres330r 按键：button led：led-blue/red/yellow或diode-led （一）接线图如下： （二）.基础花样 （四）程序流程图 （五）c程序 #include <> #define uint unsigned int #define uchar unsigned char const tab1[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f, /*正向流水灯*/ 0xbf,0xdf,0xef,0xf7,0xfb,0xfd,0xfe,0xff,};/*反向流水灯*/ const tab2[]={0xff,0x00,0xff,0x00,0xff,0x00,}; void delay() { uint i,j; for(i=0;i<256;i++) for(j=0;j<256;j++)
半导体二极管伏安特性的研究 P101 【实验原理】 1.电学元件的伏安特性 在某一电学元件两端加上直流电压，在元件内就会有电流通过，通过元件的电流与其两端电压之间的关系称为电学元件的伏安特性。一般以电压为横坐标，电流为纵坐标作出元件的电压-电流关系曲线，称为该元件的伏安特性曲线。 对于碳膜电阻、金属膜电阻、线绕电阻等电学元件，在通常情况下，通过元件的电流与加在元件两端的电压成正比，即其伏安特性曲线为一通过原点的直线，这类元件称为线性元件，如图3-1 的直线a。至于半导体二极管、稳压管、三极管、光敏电阻、热敏电阻等元件，通过元件的电流与加在元件两端的电压不成线性关系变化，其伏安特性为一曲线，这类元件称为非线性元件，如图3-1 的曲线b、c。伏安法的主要用途是测量研究非线性元件的特性。一些传感器的伏安特性随着某一物理量的变化呈现规律性变化，如温敏二极管、磁敏二极管等。因此分析了解传感器特性时，常需要测量其伏安特性。 图 3–1 电学元件的伏安特性 在设计测量电学元件伏安特性的线路时，必须了解待测元件的规格，使加在它上面的电 压和通过的电流均不超过元件允许的额定值。此外，还必须了解测量时所需其他仪器的规格（如电源、电压表、电流表、滑线变阻器、电位器等的规格），也不得超过仪器的量程或使用范围。同时还要考虑，根据这些条件所设计的线路，应尽可能将测量误差减到最小。 测量伏安特性时，电表连接方法有两种：电流表外接和电流表内接，如图3-2 所示。 （a）电流表内接；（b）电流表外接 图 3–2 电流表的接法 电压表和电流表都有一定的内阻（分别设为R v和R A）。简化处理时可直接用电压表读
二极管伏安特性曲线的研究 一、实验目的 通过对二极管伏安特性的测试，掌握锗二极管和硅二极管的非线性特点，从而为以后正确设计使用这些器件打下技术基础。 二、伏安特性描述 对二极管施加正向偏置电压时，则二极管中就有正向电流通过(多数载流子导电)，随着正向偏置电压的增加，开始时，电流随电压变化很缓慢，而当正向偏置电压增至接近二极管导通电压时(锗管为0.2V左右，硅管为0.7V左右)，电流急剧增加，二极管导通后，电压的少许变化，电流的变化都很大。 对上述二种器件施加反向偏置电压时，二极管处于截止状态，其反向电压增加至该二极管的击穿电压时，电流猛增，二极管被击穿，在二极管使用中应竭力避免出现击穿观察，这很容易造成二极管的永久性损坏。所以在做二极管反向特性时，应串入限流电阻，以防因反向电流过大而损坏二极管。 二极管伏安特性示意图1-1，1-2 图1－1锗二极管伏安特性图1－2硅二极管伏安特性 三、实验设计 图1-3 二极管反向特性测试电路 1、反向特性测试电路 二极管的反向电阻值很大，采用电流表内接测试电路可以减少测量误差。测试电路如图1-3，电阻选择510Ω
2、正向特性测试电路 二极管在正向导道时，呈现的电阻值较小，拟采用电流表外接测试电路。电源电压在0～10V内调节，变阻器开始设置470Ω，调节电源电压，以得到所需电流值。 图1-4 二极管正向特性测试电路 四、数据记录 见表1-1、1-2 表1-1 反向伏安曲线测试数据表 U(V) I(A u) 电阻计算值(KΩ) 表1-2 正向伏安曲线测试数据表 正向伏安曲线测 试数据I(A m) U(V) 电阻直算值(KΩ) 注意：实验时二极管正向电流不得超过20mA。 五、实验讨论 1、二极管反向电阻和正向电阻差异如此大，其物理原理是什么？ 2、在制定表1－2时，考虑到二极管正向特性严重非线性，电阻值变化范围很大，在表1－2中加一项“电阻修正值”栏，与电阻直算值比较，讨论其误差产生过程。
实验四二极管伏安特性曲线的测定 【一】实验目的 电路中有各种电学元件，如碳膜电阻、线绕电阻、晶体二极管和三极管、光敏和热敏元件等。人们常需要了解它们的伏安特性，以便正确的选用它们。通常以电压为横坐标，电流为纵坐标作出元件的电压—电流关系曲线，叫做该元件的伏安特性曲线。如果元件的伏安特性曲线是一条直线，说明通过元件的电流与元件两端的电压成正比，则称该元件为线性元件（例如碳膜电阻）；如果元件的伏安特性曲线不是直线，则称其为非线性元件（例如晶体二极管、三极管）。本实验通过测量二极管的伏安特性曲线，了解二极管的单向导电性的实质。 【二】实验原理 晶体二极管是常见的非线性元件，其伏安特性曲线如图1所示。 当对晶体二极管加上正向偏置电压，则有正向电流流过二极管，且随正向偏置电压的增大而增大。开始电流随电压变化较慢，而当正向偏压增到接近二极管的导通电压（锗二极管为0.2左右，硅二极管为0.7左右时），电流明显变化。在导通后，电压变化少许，电流就会急剧变化。 当加反向偏置电压时，二极管处于截止状态，但不是完全没有电流，而是有很小的反向电流。该反向电流随反向偏置电压增加得很慢，但当反向偏置电压增至该二极管的击穿电压时，电流剧增，二极管PN结被反向击穿。
二极管一般工作在正向导通或反向截止状态。当正向导通时，注意不要超过其规定的额定电流；当反向截止时，更要注意加在该管的反向偏置电压应小于其反向击穿电压。但是，稳压二极管却利用二极管的反向击穿特性而恰恰工作于反向击穿状态。本实验用伏安法测定二极管的伏安特性，测量电路如图2所示。 测定二极管的电压与电流时，电压表与电流表有两种不同的接法。如图2，电压表接A 、D 两端叫做电流表外接；电压表接A 、D ′端叫做电流表内接。电流表外接时，其读数为流过二极管的电流I D 与流过电压表电流I V 之和，即测得的电流偏大；电流表内接时，电压表读数为二极管电压V D 与电流表电压V A 之和，即测得的电压偏大。因此，这两种接法都有测量误差。这种由于电表接入电路而引起的测量误差叫做接入误差。接入误差是系统误差，只要知道电压表的内阻R V 或电流表的内阻R A ，就可以把接法造成的测量误差算出来，然后选用测量误差较小的那种接法。电流表外接，造成的电流测量误差为： V D D V D D R R I I I I ==? 电流表内接，造成的电压测量误差为： D A D A D D R R V V V V ==? 其中R D 、R V 、R A 、分别是二极管的内阻，电压表的内阻和电流表的内阻。测量时究竟选用哪种接法，要看R D 、R V 、R A 的大小而定。显然，若R D /R V ＞R A /R D 应选用电流表内接，反之则选用电流表外接。 【三】 实验装置 直流稳压电源、直流电压表2个、直流电流表2个、滑线变阻器、待测二极管、开关、导线等。 注意事项： 1． 为保护直流稳压电源，接通或断开电源前均需先使其输出为零；对输出调节旋钮的调节 必须轻而缓慢。 2． 更换测量内容前，必须使电源输出为零，然后再逐步增加至需要值，以免损坏元件。 3． 测定2AP 型锗二极管的正、反向伏安特性曲线时，注意正向电流不要超过20mA ，反向 电压不要超过25V 。
姓名学号院系时间地点 陈灿贻 2 数学科学学院2015.11 物理楼306 黄小君 2 数学科学学院2015.11 物理楼30 【实验题目】发光二极管的伏安特性 【实验记录】 1．实验仪器 仪器名称 直流稳定电 源伏特表安培表滑动变阻 器 电阻箱发光二极 管 导线开关 型号 HV1791-35 BX70-7112 型 ZX21型2．红色发光二极管正向伏安特性测量数据记录表 电流（mA）电压（V） 修正后电压或电流 = 电流（mA）电压（V） 修正后电压或电流 = 0.00 0.06 0.00 8.30 1.91 7.98 0.00 0.30 0.00 10.22 1.94 9.90 0.00 0.40 0.00 11.42 1.95 11.10 0.04 0.75 0.00 12.82 1.95 12.49 0.12 1.10 0.00 14.60 1.97 14.27 0.18 1.45 0.00 16.60 1.98 16.27 0.70 1.75 0.41 14.58 1.96 14.25 1.80 1.80 1.50 16.90 1.99 16.57 2.90 1.85 2.59 17.60 1.99 17.27 3.84 1.85 3.53 18.40 2.00 18.07 4.86 1.86 4.55 19.30 2.00 18.97 6.70 1.90 6.38 14.50 1.96 14.17 3．绿色发光二极管正向伏安特性测量数据记录表
电流（mA）电压（V） 修正后电压或电流 = 电流（mA）电压（V） 修正后电压或电流 = 0.10 0.60 0.00 2.40 2.88 1.92 0.12 1.02 0.00 3.10 2.90 2.62 0.16 1.15 0.00 4.00 2.93 3.51 0.16 1.33 0.00 0.80 2.75 0.34 0.18 1.50 0.00 4.60 2.95 4.11 0.20 1.70 0.00 8.00 3.03 7.49 0.22 2.08 0.00 9.80 3.05 9.29 0.30 2.21 0.00 12.80 3.10 12.28 0.40 2.55 0.00 16.20 3.15 15.67 0.52 2.69 0.07 17.70 3.16 17.17 2.00 2.85 1.52 19.10 3.18 18.57 4．蓝色发光二极管正向伏安特性测量数据记录表 电流（mA）电压（V） 修正后电压或电流 = 电流（mA）电压（V） 修正后电压或电流 = 0.00 0.35 0.00 7.20 2.95 4.41 0.00 0.60 0.00 8.60 2.96 6.71 0.18 1.10 0.00 11.00 3.00 8.11 0.22 1.60 0.00 14.00 3.03 10.50 0.30 2.10 0.00 16.00 3.05 13.49 0.44 2.58 0.01 19.00 3.05 15.49 0.32 2.20 0.00 11.84 3.01 18.49 1.00 2.80 0.53 3.30 2.89 11.34 2.40 2.88 1.92 1.60 2.83 2.82 1.90 2.85 1.42 6.00 2.95 1.13
模拟电子技术课程设计 本文档只需通过world文档繁转简工具，即可以把它 转化成简体字。 二極體伏安特性曲線的研究 一、設計目的 電路中有各種電學元件，如晶體二極管和三極管，光敏和熱敏元件等。人們通常需要瞭解它們的伏安特性，以便正確的選用它們。通常以典雅為橫坐標，電流為縱坐標作出元件的電壓——電流關係曲線，叫做該元件的伏安特性曲線。該設計通過測量二極體的伏安特性曲線，瞭解二極體的導電性的實質，使我們在設計電路時能夠準確的選擇二極體。 二、設計原理 1、二極體的伏安特性 （1）二極體的伏安特性方程為： 式中，Is為反向飽和電流，室溫下為常數；u為加在二極體兩端電壓；UT 為溫度的電壓當量，當溫度為室溫27℃時，UT≈26mV。 當PN結正向偏置時，若u≥UT，則上式可簡化為：IF≈ISeu/UT。 當PN結反向偏置時，若︱u︱≥UT，則上式可簡化為：IR≈－IS。可知- IS 與反向電壓大小基本無關，且IR越小表明二極體的反向性能越好。 對二極體施加正向偏置電壓時，則二極體中就有正向電流通過，隨著正向偏置電壓的增加，開始時，電流隨電壓變化很緩慢，而當正向偏置電壓增至接近其
導通電壓時，電流急劇增加，二極體導通後，電壓少許變化，電流的變化都很大。 對上述二種器件施加反向偏置電壓時，二極體處於截止狀態，其反向電壓增加至該二極體的擊穿電壓時，電流猛增，二極體被擊穿，在二極體使用中應竭力避免出現擊穿觀察，這很容易造成二極體的永久性損壞。所以在做二極體反向特性時，應串入限流電阻，以防因反向電流過大而損壞二極體。 二極體伏安特性示意圖1、2所示。 圖1鍺二極體伏安特性圖2矽二極體伏安特性 2、二極體的伏安特性曲線 下面我們以鍺管為例具體分析，其特性曲線如圖3所示，分為三部分： 圖3 半導體二極體(矽管)伏安特性
实验一发光二极管流水灯实验 一、实验目的： 1.通过AT89C51单片机控制8个发光二极管，八个发光二极管分别接在单片机的P0.0－P0.7接口上，输出“0”时，发光二极管亮。开始时P0.0→P0.1….→P0.7，实现亮点以1HZ频率循环移动。 2.用PROTEUS 设计，仿真以AT89C51为核心的发光二极管流水灯实验装置。 3.掌握发光二极管的控制方法。 二、PROTEUS电路设计： 三、程序部分 #include
实验二开关控制LED数码管实验 一、实验目的： 1.通过AT89C51读入4位开关K1、K2、K3、K4的输入状态，并按照二进制编码关系0-F输出到数码管显示。（如K4K3K2K1全部按下，则显示F；若只有K2按下，则显示2。） 2.掌握LED数码管的静态显示。 3.掌握I/O口的控制方法。 二、PROTEUS电路设计：
三、程序部分 #include
二极管伏安特性曲线 测量方法 电路中有各种电学元件，如碳膜电阻、线绕电阻、晶体二极管和三 极管、光敏和热敏元件等。人们常需要了解它们的伏安特性，以便正确 的选用它们。通常以电压为横坐标，电流为纵坐标作出元件的电压一电 流关系曲线，叫做该元件的伏安特性曲线。如果元件的伏安特性曲线是 一条直线，说明通过元件的电流与元件两端的电压成正比，则称该元件 为线性元件（例如碳膜电阻）；如果元件的伏安特性曲线不是直线，则 称其为非线性元件（例如晶体二极管、三极管）。本实验通过测量二极 管的伏安特性曲线，了解二极管的单向导电性的实质。 1实验原理 晶体二极管是常见的非线性元件，其伏安特性曲线如图1所示。 当对晶体二极管加上正向偏置电压，则有正向电流流过二极管， 且随正向偏置电压的增大而增大。开始 电流随电压变化较慢，而当正向偏压增到接近二极管的导通电压（锗二 极管为0.2左右，硅二极管为0.7左右时），电流明显变化。在导通 后，电压变化少许，电流就会急剧变化。 当加反向偏置电压时，二极管处于截止状态，但不是完全没有电 流，而是有很小的反向电流。该反向电流随反向偏置电压增加得很 慢，但当反向偏置电压增至该二极管的击穿电压时，电流剧增，二 极管PN结被反 向击穿。 2、实验方法 2.1伏安法 IN4007 Re 电流表外接法：如图2.1.1所示（开关K打向2位置）⑴，此时电压表的读数等于二极管两端电压U D ;电流表的读数I是流过二极管和电压表的电流之和（比实际值大），即I = |D +lv。
匸V/Rv+V/ R D(1.1)由欧姆定律可得:
用V、I所作伏安特性曲线电流是电压表和二极管的电流之和，显然不是二极管的伏安特性曲线, 所用此方法测量存在理论误差。在测量低电压时，二极管内阻较大，误差较大，随着测量点电压升高，二极管内阻变小，误差也相对减小；在测量二极管正向伏安曲线时，由于二极管正向内阻相对较小，用此方法误差相对较小。 2.1.1 电流表内接法：如图2.1.1所示(开关K打向1位置)，这时电流表的读数I为通过二极管D的电流，电压表读数是电流表和二极管电压之和，U = U D + U A o 由欧姆定律可得：U =I ( R D+ R A) 此方法作曲线所用电压值是二极管和电流表电压之和，存在理论误差，在测量过程中随着电压 U提高，二极管的等效内阻R D减小，电流表作用更大，相对误差增加；小量程电流表内阻R A较大, 引起误差较大。但此方法在测量二极管反向伏安特性曲线时，由于二极管反向内阻特别大，故误差较小。 2.1.2 表2.1.3 此次测量在上图作标纸中绘出伏安曲线 采用伏安法测量时由于电压或电流总有其一不能准确测得，结果总存在理论误差，测量结果较粗略，但此方法电路简单，操作方便。 2.2补偿法 补偿法测量基本原理如图 2.2.1 所示[2]o
1 / 3word. 实验一、伏安法测二极管的特性 一、实验目的 1、学习用伏安法测量二极管的伏安特性的方法 2、理解伏安法电路中电流表内接和外接两种方法 3、了解二极管的伏安特性 二、实验仪器和用具 直流稳压电源、直流电流表、直流电压表、滑线变阻器、可变电阻箱、微安表、开关、待测二极管． 三、实验原理 1．伏安特性曲线 当一个元件两端加上电压，元件内有电流通过时，电压与电流之比称为该元件的电阻，以电压 V 为横坐标 ，以电流 I 为纵坐标， 作出 _V I 图线， 叫该元件的伏安特性曲线，若一个元件两端的电压与通过它的电流成比例，则伏安特性曲线为一条直线，这类元件称为线性元件。若元件两端的电压与通过它的电流不成比例，则伏安特性曲线不再是直线，而是一条曲线，这类元件称为非线性元件。 二极管就是一种非线性元件，二极管伏安特性 曲线上各点的电压和电流的比值并不是一个常量。 显然，此时说这个元件的阻值是多少意义是不明确 的，只有电压和电流均为确定值时，才有确定的意 义。或者说，任何一个阻值都不能表明这个元件的 电阻特性。故一般均用伏安特性曲线来反映非线性 元件的这种特性。 二极管的伏安特性曲线可用图1所示特性 曲线来描绘。 2、二极管伏安特性的测定 用伏安法测量二极管的特性实验操作线路图如图2和图3所示, 2R 是为分压器，1R 既是分压器又是限流器，改变滑线变阻器1R 、2R 的阻值可改变二极管两端的电压,用电压表测出二极管两端的电压，同时用电流表测出流过该二极管的电流,实验中可以测出一系列对应值V 与 I ，以电压 V 为横坐标 ，以电流 I 为纵坐标， 作出 _V I 图线， 叫二极管的伏安特性曲线。 3、电流表的连接和接入误差 图1 二极管伏安特性曲线 K E 3=图2 正向伏安特性接线电路图 mA 表从75mA 开始 K E 30=图3 反向伏安特性接线电路图 μA 表:15μA 或50μA
项目说明书 张益鑫39032517 赵正39032510 王冬39032526 第一部分：发光二极管特性的研究 摘要： 在我们的生活中，随处可见到各种各样的发光二极管，包括半导体发光二极管（简称LED）、数码管、符号管、米字管及点阵式显示屏（简称矩阵管）等。事实上，数码管、符号管、米字管及矩阵管中的每个发光单元都是一个发光二极管，在众多类型的发光二极管中，我们选择了使用较为普遍的红色LED（图1）做为重点，研究了它的内部结构，电学特性，发光特性。 图 1 我们重点研究的二极管 实验原理 一、发光二极管结构 以红色发光二极管为例，我们将其切开，可以清楚的看到其内部结构，它的核心是PN 结，正是由于PN结的单向导电性，所以发光二极管只有通以正向电压时才可以发光，当PN 结承受反向电压时，电阻趋于无穷大，二极管截止，不会发光。
图 2 剖开的红色LED 二、 LED发光原理 -Ⅳ族化合物，如砷化镓、磷化镓、磷砷化镓等半导体制成的，其核心是PN结。因此它具有一般P-N结的I-N 在一定条件下，它还具有发光特性。在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子（少子）一部分与多数载流（多子）复合而发光，如下图所示： 图 3 LED发光原理图 三、 LED的电学特性
1.LED的常见电学参数 通过查找资料，我们找到了LED的一些常用参数： 1.1允许功耗Pm:允许加于LED两端正向直流电压与流过它的电流之积的最大值。超过此值，LED发热、损坏。 1.2最大正向直流电流IFm：允许加的最大的正向直流电流。超过此值可损坏二极管。 1.3最大反向电压VRm：所允许加的最大反向电压。超过此值，发光二极管可能被击穿损坏。 1.4正向工作电流If：它是指发光二极管正常发光时的正向电流值。在实际使用中应根 据需要选择IF在0.6·IFm以下。 1.5正向工作电压VF：参数表中给出的工作电压是在给定的正向电流下得到的。一般是 在 IF=20mA时测得的。发光二极管正向工作电压VF在1.4～3V。在外界温度升高时，VF 将下降。 2.LED的伏安特性 在LED两端加上不同的电压，测得多组（U—I）值，可以得到LED的伏安特性曲线，从实验得出的伏安特性曲经可以看出，在正向电压正小于某一值（叫阈值）时，电流极小，不发光，而当电压超过某一值后，正向电流随电压迅速增加，二极管发光。由V-I 曲线可以得出发光管的正向电压，反向电流及反向电压等参数。正向的发光管反向漏电 流IR<10μA以下。 图 3 伏安特性曲线 四、发光二极管的光强分布规律 下图给出的发光二极管发光强度角分布的情况。中垂线（法线）AO的坐标为相对发 光强度（即发光强度与最大发光强度的之比）。显然，法线方向上的相对发光强度为1，离开法线方向的角度越大，相对发光强度越小。由此图可以得到半值角或视角值。
1 二极管的伏安特性 1.2Vdc D1 仿真结果如下： V_V2 0V 0.2V 0.4V 0.6V 0.8V 1.0V 1.2V 1.4V 1.6V 1.8V I(D1) 0A 0.4A 0.8A 1.2A 2 电阻的分压特性 PARAMETERS: L1 C10.5u 设置如下
在这里电阻值是一个变量 仿真结果如下： R 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 V(L1:2) 2.5V 3.0V 3.5V 3 光耦的传输特性 在库文件special.olb 中找到PARAM ，编辑其属性，点击NEW ROW ，设置R ，1K 放置原理图如下： 仿真结果如下：
R 1K 2K 3K 4K 5K 6K 7K 8K 9K 10K V(U2:c) 0V 4V 8V 12V 当输入电流大于2.17/0.8=2.7mA 时，输出低电平；即在输入电压不变下，输入电阻应小于0.8K ； 如果输出上拉电压由24V 减小到5V ，输出低电平的电阻阻值会右移至2.6K 左右。 即最高电压下输出低电平都能够满足的话，当电压降低时，也必然满足； 1）输出上拉电压24V 时，
12V 8V 4V 0V 01K2K3K4K5K6K7K8K9K10K V(U2:c)V(R6:2) R 三极管导通曲线拐点出现在电阻1K左右的位置； 2）输出上拉电压12V时， 8.0V 6.0V 4.0V 2.0V 0V 01K2K3K4K5K6K7K8K9K10K V(U2:c)V(R6:2) R 三极管导通曲线拐点出现在电阻2.4K左右的位置；
LED调光实验报告文档 LED dimming experiment report document 编订：JinTai College
LED调光实验报告文档 小泰温馨提示：实验报告是把实验的目的、方法、过程、结果等记录下来，经过整理，写成的书面汇报。本文档根据实验报告内容要求展开说明，具有实践指导意义，便于学习和使用，本文下载后内容可随意修改调整及打印。 高亮度发光二极管（LED）在各种领域应用普及，并要求LED具备有调光功能。在现在的几种调光技术中，从简单的可变电阻负载到复杂的脉冲宽度调制（PWM）开关，每一种方法均有其利弊。PWM调光的效率最高，电流控制也最精准。本文以LED驱动器LM3405为例，论述LED在调光时的特性，例如亮度与正向电流的关系、波长的变化（色移）和控制器的工作周期限制等。 1、LED驱动器工作原理 由于LED的功率低于1 W，所以可用任何类型的电压源（开关器、晶体管）和串串联电阻建构一个电流源。对于少数光线输出端电流的改变而造成亮度和颜色的变化，人的肉眼是不容易察觉出来。不过，一旦将多个LED串联，该稳压器便必需担当电流源的角色。这是因为LED的正向电压VF会随正向电流IF变化，图1是LED波长随着正向电流IF变化图，而该
变化对于每个LED都不相同的，即使是同一批产品也有区别。在较大的电流下，光线的强度变化通常约为20%。而 LED制造商一般都会采用较大的VF范围来增加亮度和颜色，因此上述情况尤其突出。然而，除了电流外，正向电压还会受到温度影响。假如只采用镇流电阻器，则光源的颜色和亮度变化很大，而唯一可确保色温稳定的方法是稳定前正向电流IF。 大部分设计人员只习惯为LED设计稳压器，但在设计电流调节器方面显然有不同的要求。电压输出必须要配合固定的输出电流。虽然在大多数应用中， LED驱动器的输出电流可容许误差±10%，而直流电流的输出纹波更可高达20%，一旦纹波超出20%，人的肉眼便会察觉到亮度的变化，假如输出纹波进一步增加到40%，肉眼就无法承受。 2、器件和设计实例 一般而言，电流调节器的设计都需使用比较大的电感以使电感电流IL的变化少于20%。这里可采用LM3405，即使电感由于1.6 MHz的高开关频率而变得较小，仍可发挥很好的效用。LM3405性能参数如下： 封装：电流模式 TSOT-6 最大输入电压： 15V
二极管的伏安特性 伏安特性是指加在二极管两端的电压u与流过二极管的电流，之间的关系，即，I=f(U)。2CPl2(普通型硅二极管)和2AP9(普通型锗二极管)的伏安特。 (1)正向特性。二极管伏安特性曲线的第一象限称为正向特性，它表示外加正向电压时二极管的工作情况。在正向特性的起始部分，由于正向电压很小，外电场还不足以克服内电场对多数载流子的阻碍作用，正向电流几乎为零，这一区域称为正向二极管的伏安特性曲线死区，对应的电压称为死区电压。硅管的死区电压约为0．5V，锗管的死区电压约为0.2V。 当正向电压超过某一数值后，内电场就被大大削弱，正向电流迅速增大，二极管导通，这一区域称为正向导通区。二极管一旦正向导通后，只要正向电压稍有变化，就会使正向电流变化较大，二极管的正向特性曲线很陡。因此，二极管正向导通时，管子上的正向压降不大，正向压降的变化很小，一般硅管为o．7V左右，锗管为0．3V左右。因此，在使用二极管时，如果外加电压较大，一般要在电路中串接限流电阻，以免产生过大电流烧坏二极管。 (2)反向特性。二极管伏安特性曲线的第三象限称为反向特性，它表示外加反向电压时二极管的工作情况。在一定的反向电压范围内，反向电流很小且变化不大，这一区域称为反向截止区。这是因为反向电流是少数载流子的漂移运动形成的；一定温度下，少子的数目是基本不变的，所以反向电流基本恒定，与反向电压的大小无关，故通常称其为反向饱和电流。 当反向电压过高时，会使反向电流突然增大，这种现象称为反向击穿，这一区域称为反向击穿区。反向击穿时的电压称为反向击穿电压，用％R表示。各类二极管的反向击穿电压从几十伏到几百伏不等。反向击穿时，若不限制反向电流，贝,J--极管的PN结会因功耗大而过热，导致PN结烧毁。
实验3-1 伏安法测晶体二极管特性 给一个元件通以直流电，用电压表测出元件两端的电压，用电流表测出通过元器件的电流。通常以电压为横坐标、电流为纵坐标，画出该元件电流和电压的关系曲线，称为该元件的伏安特性曲线。这种研究元件特性的方法称为伏安法。伏安特性曲线为直线的元件称为线性元件，如电阻；伏安特性曲线为非直线的元件称为非线性元件，如二极管、三极管等。伏安法的主要用途是测量研究线性和非线性元件的电特性。 非线性电阻总是与一定的物理过程相联系，如发热、发光和能级跃迁等，江崎玲、於奈等人因研究与隧道二极管负电阻有关的现象而获得1973年的诺贝尔物理学奖。 【实验目的】 1．具体了解和分析二极管的伏安特性曲线。 2．学会分析伏安法的电表接入误差，正确选择电路使其误差最小。 3．学会电表、电阻器、电源等基本仪器的使用。 【仪器用具】 安培计、伏特计、变阻器、转盘电阻箱、甲电池、待测二极管、导线、双刀双掷倒向开关、单刀开关 【实验原理】 半导体二极管的核心是一个PN结，这个PN结处在一小片半导体材料的P区与N区之间（如图3-1-1），它由这片材料中的P型半导体区域和N型半导体区域相连所构成。连接P 型区域的引出线称为P极，连接N型区域的引出线称为N极。当电压加在PN结上时，若电压的正端接在P极上，电压的负端接在N极上（如图3-1-2），称这种连接为“正向连接”；反之，档PN结的两极反向连接到电压上时为“反向连接”。正向连接时，二极管很容易导 图3-1-1 图3-1-2 通，反向连接时，二极管很难导通。我们称二极管的这种特性为单向导电性。实验工作中往往利用二极管的单向导电性进行整流、检波、作电子开关等。 二极管电流随外加电压变化的关系曲线称为伏安特性曲线。二极管的伏安特性曲线如图3-1-3和图3-1-4所示。这两个图说明了二极管的单向导电性。由图可见，在正向区域，锗管和硅管的起始导通电压不同，电流上升的曲线斜率也不同。
项目说明书张益鑫39032517 赵正39032510 王冬39032526 第一部分：发光二极管特性的研究 摘要： 在我们的生活中，随处可见到各种各样的发光二极管，包括半导体发光二极管（简称LED）、数码管、符号管、米字管及点阵式显示屏（简称矩阵管）等。事实上，数码管、符号管、米字管及矩阵管中的每个发光单元都是一个发光二极管，在众多类型的发光二极管中，我们选择了使用较为普遍的红色LED（图1）做为重点，研究了它的内部结构，电学特性，发光特性。 图 1 我们重点研究的二极管 实验原理 一、发光二极管结构 以红色发光二极管为例，我们将其切开，可以清楚的看到其内部结构，它的核心是PN 结，正是由于PN结的单向导电性，所以发光二极管只有通以正向电压时才可以发光，当PN 结承受反向电压时，电阻趋于无穷大，二极管截止，不会发光。
图 2 剖开的红色LED 二、 LED发光原理 发光二极管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如砷化镓、磷化镓、磷砷化镓等半导体制成的，其核心是PN结。因此它具有一般P-N结的I-N特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。此外，在一定条件下，它还具有发光特性。在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子（少子）一部分与多数载流（多子）复合而发光，如下图所示： 图 3 LED发光原理图 三、 LED的电学特性
1.LED的常见电学参数 通过查找资料，我们找到了LED的一些常用参数： 1.1允许功耗Pm:允许加于LED两端正向直流电压与流过它的电流之积的最大值。超过此值，LED发热、损坏。 1.2最大正向直流电流IFm：允许加的最大的正向直流电流。超过此值可损坏二极管。1.3最大反向电压VRm：所允许加的最大反向电压。超过此值，发光二极管可能被击穿损坏。 1.4正向工作电流If：它是指发光二极管正常发光时的正向电流值。在实际使用中应根据需要选择IF在0.6·IFm以下。 1.5正向工作电压VF：参数表中给出的工作电压是在给定的正向电流下得到的。一般是在 IF=20mA时测得的。发光二极管正向工作电压VF在1.4～3V。在外界温度升高时，VF 将下降。 2.LED的伏安特性 在LED两端加上不同的电压，测得多组（U—I）值，可以得到LED的伏安特性曲线，从实验得出的伏安特性曲经可以看出，在正向电压正小于某一值（叫阈值）时，电流极小，不发光，而当电压超过某一值后，正向电流随电压迅速增加，二极管发光。由V-I曲线可以得出发光管的正向电压，反向电流及反向电压等参数。正向的发光管反向漏电流IR<10μA以下。 图 3 伏安特性曲线 四、发光二极管的光强分布规律 下图给出的发光二极管发光强度角分布的情况。中垂线（法线）AO的坐标为相对发光强度（即发光强度与最大发光强度的之比）。显然，法线方向上的相对发光强度为1，离开法线方向的角度越大，相对发光强度越小。由此图可以得到半值角或视角值。