硅二極管前向?qū)ㄌ匦?/h1>

01 1N4007二極管

一、前言

今天看到有同學(xué)詢問(wèn)一個(gè)有趣的問(wèn)題。他在自己設(shè)計(jì)的電表保護(hù)電路中采用了 硅二極管 1N4007，對(duì)電流表兩端電壓進(jìn)行鉗位保護(hù)，但又擔(dān)心這個(gè)保護(hù)二極管會(huì)給測(cè)量帶來(lái)誤差。希望我?guī)退麥y(cè)量一下 二極管 1N4007在170mV的情況下，前向?qū)娏骶烤褂卸啻蟆?/p>

二、測(cè)量結(jié)果

我們知道，由于制作工藝所產(chǎn)生的漏電流，使得二極管導(dǎo)通電流無(wú)法直接使用 PN 結(jié)電流方程進(jìn)行計(jì)算。還好，我手邊有很多不同規(guī)格的二極管，下面就是需要找到一顆1N4007 能夠用于測(cè)量。功夫不負(fù)有心人，說(shuō)曹操曹操就到了，這還真的找到了一個(gè)舊的1N4007 二極管。下面就利用它進(jìn)行測(cè)量。

使用 6位半 的 DM3068測(cè)量電流，在mA檔位，它等效的串聯(lián)電阻大約為 100歐姆。使用 FLUKE45測(cè)量電壓。在面包板上搭建測(cè)量電路。使用 DH1766提供 170mV的電壓。可以看到此時(shí) 二極管前向?qū)娏鞔蠹s為 0.2微安。這是測(cè)量電路，由于電流非常微小，所以將電流表也放在測(cè)量電壓表的范圍內(nèi)，這樣可以避免電壓表輸入電流對(duì)于測(cè)量結(jié)果的影響。

下面，通過(guò)編程，測(cè)量二極管端電壓，從 0V 逐步變化到 500mV 過(guò)程中，前向?qū)娏鞯淖兓闆r。我們知道，二極管的特性會(huì)受到溫度的影響，現(xiàn)在我的實(shí)驗(yàn)室的溫度為 28.5攝氏度。測(cè)量結(jié)果顯示，當(dāng)前向電壓超過(guò)400mV之后，1N4007前向電流會(huì)呈現(xiàn)指數(shù)上升。在 200mV 之前，前向?qū)娏骰旧闲∮?.5微安。

▲ 圖1.2.1 電壓從0V變化到500mV過(guò)程中，1N4007二極管前向電流變化

??繪制出電流對(duì)數(shù)和電壓之間的關(guān)系，可以看到在電壓超過(guò)150mV 之后，電流的對(duì)數(shù)與電壓呈現(xiàn)線性關(guān)系。這說(shuō)明電流與電壓呈現(xiàn)指數(shù)關(guān)系。在小于 150mV 之前，電流會(huì)急劇減少。普通的二極管的電流特性與PN結(jié)的電壓電流特性還是有很大的差異。

▲ 圖1.2.2 電流對(duì)數(shù)與電壓之間的關(guān)系

※ 總??結(jié) ※

本文實(shí)際測(cè)量了二極管 1N4007的伏安特性。在小電壓下，二極管前向?qū)娏鞣浅Ｐ?，特別是當(dāng)前向電壓小于 170mV，電流小于 0.2微安。隨著電壓減少，電流下降的速度更快。比指數(shù)衰減還快。置于為什么，說(shuō)實(shí)在的，我也想知道其中的具體原因。