一、实验目的

1. 认识二极管的开关特性；

2. 熟悉在电路中应用二极管开关特性进行分析和设计；

3. 学习使用万用表测量电压。

二、实验器材

1. 直流电压源

2. Ground

3. 普通电阻

4. 普通二极管1N4007

5. 直流电压表

三、实验原理

1. 二极管工作原理

晶体二极管是一个P型半导体和N型半导体构成的P-N结，在其界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建电场。当不存在外电压时，由于P-N结两边截流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而使其处于电平衡状态。

当外界有正向电压偏置时，外界电场和自建电场的相互抵消作用使载流子的扩散电流增加而引起了正向电流。

当外界有反向电压偏置时，外界电场和自建电场进一步加强，形成在一定反向电压范围内与反向偏置电压值无关的反相饱和电流I_s。

当外加的反向偏置电压高到一定程度时，P-N结空间电荷层中的电场强度达到临界值而产生截流子的倍增过程，产生大量电子空穴对以及数值很大的反向击穿电流，这就是二极管的击穿现象。

2. 二极管的伏安特性

二极管最重要的特性就是单向导电性。在电路中，电流只能从二极管的正极流入，负极流出。描述二极管电压和电流的关系的曲线，叫做二极管的伏安特性曲线，如图1所示。

图1 二极管的伏安特性曲线

由图1可以看出，二极管的伏安特性可以分为3个部分：

（1）正向特性：表示当外加正向电压时二极管的工作情况，导通后二极管的端电压基本上是一个常量；

（2）反向特性：表示当外加反向电压时二极管的工作情况，反向饱和电流越小，表明二极管性能越好；

（3）反向击穿特性：当反向电压增大到某一数值时，反向电流突然增大，这种现象称为击穿，此时的电压称为反向击穿电压（U_BR）。