繪製PN接面正向和反向偏置下的IV特性曲線

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正向偏置和反向偏置始終存在於標準二極體中，尤其是在繪製I-V結和P-N結的特性時。這些結的曲線取決於正向和反向偏置，並遵循一系列步驟和程式才能成功地在標準二極體中繪製曲線。

正向和反向偏置的定義

正向偏置是指外部電壓始終施加在標準二極體的P-N結上的狀態。在正向偏置的設定過程中，標準二極體的P端始終連線到正極。另一方面，N端固定在為標準二極體供電的電池的負極（Circuitglobe，2022）。

圖1：正向偏置

在正向偏置中，勢壘電位始終降低，並且此偏置中存在的電壓由陽極大於陰極組成。耗盡層很薄，正向電流在正向偏置中很大（Razera 等人，2020）。此外，這種型別的偏置具有低電阻，並且即時依賴於正向電壓。

另一方面，反向偏置是指當標準二極體的P端即時直接連線到電池的負電壓時出現的情況。在這裡，N端連線到電池的正電壓，最終在標準二極體內產生耗盡層。

圖2：反向偏置

反向偏置具有厚的耗盡層，使其電阻非常高。它最終阻止電流流過標準二極體，電流在流過電路時幅度為零（Circuitglobe，2022）。反向偏置也充當絕緣體，正向電流以小電流流過，並具有增強的勢壘電流。

所需的儀器

繪製I-V和P-N結特性的過程涉及一系列儀器，這些儀器需要即時完成該過程。這裡，第一個必需的材料是P-n結二極體以及兩個功率分別為3伏和50伏的電池。之後，需要一個高阻值電阻箱，以及兩個電壓表和兩個電流表。電壓表的量程應為0-3伏和0-50伏，電流表的量程應為0-100毫安和0-100微安。除了這些材料外，此過程還需要一個單向鍵、一些連線線和一塊砂紙。

遵循的步驟

在此過程中，首先，電路連線應整齊、清潔且牢固，並檢查所有可能的錯誤。之後，電壓表、毫安表和電阻箱需要靠近K鍵。然後透過將電流保持為零來施加偏置。為了增加偏置，需要將功率分別升級到0.3、0.4和0.7（Etechnog，2022）。之後，應取出所有鍵，並將VF轉發到擊穿階段。最後，需要記錄這些過程中觀察到的資料以供進一步參考。

應用的理論

在標準陰極的P-N結中，當p區連線到正極，n區連線到電池的負極時，正向偏置位於最前沿（Pribyl-Kranewitter 等人，2021）。根據理論，當電池內的電壓增加時，電流也會突然增加。

圖3：I-V特性曲線

在反向偏置特性的情況下，結P區連線到負極，N區連線到電池的正極（Coolgyan，2022）。因此，當電池內的電壓增加時，可以在電池內發現微小的變化，並且它最終會將電壓增加到更高的值。

觀察結果

序號	正向偏置電壓VF（伏）	正向電流IF（毫安）

表1：I-V和P-N結中正向偏置的觀察結果

序號	反向偏置電壓VR（伏）	反向電流IR（微安）

表2：I-V和P-N結中反向偏置的觀察結果

結論

正向和反向偏置與繪製I-V結和P-N結的特性密不可分。在正向偏置的情況下，施加的電壓始終與勢壘結相反。需要大量材料才能開始繪製過程，以及即時瞭解正向偏置和反向偏置的理論。

常見問題

Q1. 繪製正向和反向偏置的I-V和P-N結涉及哪些注意事項？

在繪製I-V和P-N結的過程中，連線應始終整齊清潔，並使用正確且支撐的鍵。此外，在擊穿過程中，不應直接施加正向和反向偏置。

Q2. 正向和反向偏置的主要誤差來源是什麼？

正向和反向偏置的主要誤差來源是二極體內的結故障。在繪製正向和反向偏置中的I-V和P-N結時，這表現為主要誤差來源。

Q3. 標準二極體中正向和反向偏置使用哪些能帶？

正向和反向偏置可以在標準二極體中使用導帶（C）和價帶（V）。在不同情況下，它還可以即時使用標準二極體中正向和反向偏置的禁帶（F）。