硅二極管前向導通特性

01 1N4007二極管

一、前言

今天看到有同學詢問一個有趣的問題。他在自己設計的電表保護電路中采用了 硅二極管 1N4007，對電流表兩端電壓進行鉗位保護，但又擔心這個保護二極管會給測量帶來誤差。希望我?guī)退麥y量一下 二極管 1N4007在170mV的情況下，前向導通電流究竟有多大。

二、測量結果

我們知道，由于制作工藝所產生的漏電流，使得二極管導通電流無法直接使用 PN 結電流方程進行計算。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 能夠用于測量。功夫不負有心人，說曹操曹操就到了，這還真的找到了一個舊的1N4007 二極管。下面就利用它進行測量。

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

下面，通過編程，測量二極管端電壓，從 0V 逐步變化到 500mV 過程中，前向導通電流的變化情況。我們知道，二極管的特性會受到溫度的影響，現(xiàn)在我的實驗室的溫度為 28.5攝氏度。測量結果顯示，當前向電壓超過400mV之后，1N4007前向電流會呈現(xiàn)指數(shù)上升。在 200mV 之前，前向導通電流基本上小于0.5微安。

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

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

▲ 圖1.2.2 電流對數(shù)與電壓之間的關系

※ 總??結 ※

本文實際測量了二極管 1N4007的伏安特性。在小電壓下，二極管前向導通電流非常小，特別是當前向電壓小于 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，說實在的，我也想知道其中的具體原因。