1.检波和整流二极管 检波二极管和整流二极管都工作在1、3象限.第1象限区又称为正向工作区.当外加 电压较低时，流经电流很小，继续增加电压达某一特定值后，电流急剧上升.这个转折点 对应的电压称为二极管的开启电压U。,它与所用的半导体材料的禁带宽度Eg有关.在常 温下，一般为02~0.7V.第3象限区又称为反向工作区，其特点是加一个相当高的电压时， 电流会突然增大，导致损坏，这种现象称为击穿.在实际使用时，检波二极管和整流二极 管工作范围不能超过击穿区， 检波二极管是针形接触的PN结，工作电流小，工作频率范围宽，但反向耐压低.整 流二极管是面形接触PN结，工作电流大，工作频率低，反向耐压高，可达上千压.它们 的共同特点是要求反向工作时流过的电流越小越好. 2.稳压二极管 稳压二极管工作在第3象限的击穿区.其特点是反向工作电压加到一定值时，电流突 然急剧增大，在此基础上再加电压时，电流变化非常剧烈，这时稳压二极管承受的功率急 剧增大，若不加限流措施，该PN结极易烧毁， 3.发光二极管 发光二极管由重掺杂的半导体发光材料制成，工作在第1象限.其发光的波长与材料 的禁带宽度Eg可相对应.根据量子力学原理Eg=eU=h可知，对于可见光，开启电压U。 约在1.6~3V.当加在发光二极管两端的电压小于开启电压U。时，发光二极管不会发光， 也没有电流流过.电压一旦超过开启电压，电流急剧上升，二极管处于导通状态并发光， 此时电流与电压呈线性关系，直线与电压坐标的交点可以认为是开启电压U。 4.隧道二极管 隧道二极管是基于重掺杂PN结隧道效应而制成的半导体两端器件.它是1958年由日 本江崎珍于奈在研究重掺杂锗PN结时发现的，故又称江崎二极管.这一发现揭示了固体中 电子隧道效应的物理原理，江崎为此而获得诺贝尔物理学奖.其主要特点是正向电流-电压 特性具有负阻，因此开关速度达ps(102s)量级，工作频率高达100GHz(10Hz).此外，还 具有小功耗、低噪声等特点.可用于微波混频、检波，低噪声放大、振荡等.由于功耗小， 所以适用于卫星微波设备.还可用于超高速开关逻辑电路、触发器和存储器等。 5.小灯泡 金属的电阻会随温度而发生改变.因为金属导电是由于金属中的自由电子定向运动导 致的，金属中除自由电子外的原子实也在其中心位置附近振动，温度越高，振动越剧烈， 此时自由电子与原子实的碰撞机会就增大，进一步阻碍了电子的定向运动，宏观上可以观 察到电阻值随温度升高而增大.而钨丝小灯泡的伏安特性曲线则清晰的反映了这种变化， 因为随着加在小灯泡上的功耗增大，钨丝的温度迅速升高。 【实验仪器】 1.非线性元件：检波二极管，整流二极管和发光二极管(5种颜色)，隧道二极管和 小灯泡. 2.电源与仪表：直流稳压电源(0~20V)、直流恒流电源(0~2mA,0~20mA), 数字万用表(2只)，函数信号发生器，双踪示波器，取样电阻(3002). 4141 1．检波和整流二极管 检波二极管和整流二极管都工作在 1、3 象限．第 1 象限区又称为正向工作区．当外加 电压较低时，流经电流很小，继续增加电压达某一特定值后，电流急剧上升．这个转折点 对应的电压称为二极管的开启电压 Uo，它与所用的半导体材料的禁带宽度 Eg 有关．在常 温下，一般为 0.2~0.7V．第 3 象限区又称为反向工作区，其特点是加一个相当高的电压时， 电流会突然增大，导致损坏，这种现象称为击穿．在实际使用时，检波二极管和整流二极 管工作范围不能超过击穿区． 检波二极管是针形接触的 PN 结，工作电流小，工作频率范围宽，但反向耐压低．整 流二极管是面形接触 PN 结，工作电流大，工作频率低，反向耐压高，可达上千压．它们 的共同特点是要求反向工作时流过的电流越小越好． 2．稳压二极管 稳压二极管工作在第 3 象限的击穿区．其特点是反向工作电压加到一定值时，电流突 然急剧增大，在此基础上再加电压时，电流变化非常剧烈，这时稳压二极管承受的功率急 剧增大，若不加限流措施，该 PN 结极易烧毁． 3．发光二极管 发光二极管由重掺杂的半导体发光材料制成，工作在第 1 象限．其发光的波长与材料 的禁带宽度 Eg 可相对应．根据量子力学原理 Eg= eU = hν可知，对于可见光，开启电压 Uo 约在 1.6~3V．当加在发光二极管两端的电压小于开启电压 Uo 时，发光二极管不会发光， 也没有电流流过．电压一旦超过开启电压，电流急剧上升，二极管处于导通状态并发光， 此时电流与电压呈线性关系，直线与电压坐标的交点可以认为是开启电压 Uo． 4．隧道二极管 隧道二极管是基于重掺杂 PN 结隧道效应而制成的半导体两端器件. 它是 1958 年由日 本江崎珍于奈在研究重掺杂锗 PN 结时发现的，故又称江崎二极管. 这一发现揭示了固体中 电子隧道效应的物理原理，江崎为此而获得诺贝尔物理学奖. 其主要特点是正向电流-电压 特性具有负阻，因此开关速度达 ps(10-12s)量级，工作频率高达 100GHz(109 Hz). 此外，还 具有小功耗、低噪声等特点. 可用于微波混频、检波，低噪声放大、振荡等. 由于功耗小， 所以适用于卫星微波设备. 还可用于超高速开关逻辑电路、触发器和存储器等. 5．小灯泡 金属的电阻会随温度而发生改变. 因为金属导电是由于金属中的自由电子定向运动导 致的，金属中除自由电子外的原子实也在其中心位置附近振动，温度越高，振动越剧烈， 此时自由电子与原子实的碰撞机会就增大，进一步阻碍了电子的定向运动，宏观上可以观 察到电阻值随温度升高而增大. 而钨丝小灯泡的伏安特性曲线则清晰的反映了这种变化， 因为随着加在小灯泡上的功耗增大，钨丝的温度迅速升高。 【实验仪器】 1．非线性元件：检波二极管，整流二极管和发光二极管（5 种颜色），隧道二极管和 小灯泡． 2． 电源与仪表：直流稳压电源（0～20 V）、直流恒流电源（0～2 mA，0～20 mA）， 数字万用表（2 只），函数信号发生器，双踪示波器，取样电阻（300Ω）．