绘制PN结正向和反向偏置下的IV特性曲线

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正向偏置和反向偏置始终存在于标准二极管中，尤其是在绘制I-V结和P-N结的特性时。这些结的曲线取决于正向和反向偏置，并遵循一系列步骤和程序才能成功地在标准二极管中绘制曲线。

正向和反向偏置的定义

正向偏置是指外部电压始终施加在标准二极管的P-N结上的状态。在正向偏置的设置过程中，标准二极管的P端始终连接到正极。另一方面，N端固定在为标准二极管供电的电池的负极（Circuitglobe，2022）。

图1：正向偏置

在正向偏置中，势垒电位始终降低，并且此偏置中存在的电压由阳极大于阴极组成。耗尽层很薄，正向电流在正向偏置中很大（Razera 等人，2020）。此外，这种类型的偏置具有低电阻，并且实时依赖于正向电压。

另一方面，反向偏置是指当标准二极管的P端实时直接连接到电池的负电压时出现的情况。在这里，N端连接到电池的正电压，最终在标准二极管内产生耗尽层。

图2：反向偏置

反向偏置具有厚的耗尽层，使其电阻非常高。它最终阻止电流流过标准二极管，电流在流过电路时幅度为零（Circuitglobe，2022）。反向偏置也充当绝缘体，正向电流以小电流流过，并具有增强的势垒电流。

所需的仪器

绘制I-V和P-N结特性的过程涉及一系列仪器，这些仪器需要实时完成该过程。这里，第一个必需的材料是P-n结二极管以及两个功率分别为3伏和50伏的电池。之后，需要一个高阻值电阻箱，以及两个电压表和两个电流表。电压表的量程应为0-3伏和0-50伏，电流表的量程应为0-100毫安和0-100微安。除了这些材料外，此过程还需要一个单向键、一些连接线和一块砂纸。

遵循的步骤

在此过程中，首先，电路连接应整齐、清洁且牢固，并检查所有可能的错误。之后，电压表、毫安表和电阻箱需要靠近K键。然后通过将电流保持为零来施加偏置。为了增加偏置，需要将功率分别升级到0.3、0.4和0.7（Etechnog，2022）。之后，应取出所有键，并将VF转发到击穿阶段。最后，需要记录这些过程中观察到的数据以供进一步参考。

应用的理论

在标准阴极的P-N结中，当p区连接到正极，n区连接到电池的负极时，正向偏置位于最前沿（Pribyl-Kranewitter 等人，2021）。根据理论，当电池内的电压增加时，电流也会突然增加。

图3：I-V特性曲线

在反向偏置特性的情况下，结P区连接到负极，N区连接到电池的正极（Coolgyan，2022）。因此，当电池内的电压增加时，可以在电池内发现微小的变化，并且它最终会将电压增加到更高的值。

观察结果

序号	正向偏置电压VF（伏）	正向电流IF（毫安）

表1：I-V和P-N结中正向偏置的观察结果

序号	反向偏置电压VR（伏）	反向电流IR（微安）

表2：I-V和P-N结中反向偏置的观察结果

结论

正向和反向偏置与绘制I-V结和P-N结的特性密不可分。在正向偏置的情况下，施加的电压始终与势垒结相反。需要大量材料才能开始绘制过程，以及实时了解正向偏置和反向偏置的理论。

常见问题

Q1. 绘制正向和反向偏置的I-V和P-N结涉及哪些注意事项？

在绘制I-V和P-N结的过程中，连接应始终整齐清洁，并使用正确且支撑的键。此外，在击穿过程中，不应直接施加正向和反向偏置。

Q2. 正向和反向偏置的主要误差来源是什么？

正向和反向偏置的主要误差来源是二极管内的结故障。在绘制正向和反向偏置中的I-V和P-N结时，这表现为主要误差来源。

Q3. 标准二极管中正向和反向偏置使用哪些能带？

正向和反向偏置可以在标准二极管中使用导带（C）和价带（V）。在不同情况下，它还可以实时使用标准二极管中正向和反向偏置的禁带（F）。