硅二极管前向导通特性

01 1N4007二极管

一、前言

今天看到有同学询问一个有趣的问题。他在自己设计的电表保护电路中采用了 硅二极管 1N4007，对电流表两端电压进行钳位保护，但又担心这个保护二极管会给测量带来误差。希望我帮他测量一下 二极管 1N4007在170mV的情况下，前向导通电流究竟有多大。

二、测量结果

我们知道，由于制作工艺所产生的漏电流，使得二极管导通电流无法直接使用 PN 结电流方程进行计算。还好，我手边有很多不同规格的二极管，下面就是需要找到一颗1N4007 能够用于测量。功夫不负有心人，说曹操曹操就到了，这还真的找到了一个旧的1N4007 二极管。下面就利用它进行测量。

使用 6位半 的 DM3068测量电流，在mA档位，它等效的串联电阻大约为 100欧姆。使用 FLUKE45测量电压。在面包板上搭建测量电路。使用 DH1766提供 170mV的电压。可以看到此时 二极管前向导通电流大约为 0.2微安。这是测量电路，由于电流非常微小，所以将电流表也放在测量电压表的范围内，这样可以避免电压表输入电流对于测量结果的影响。

下面，通过编程，测量二极管端电压，从 0V 逐步变化到 500mV 过程中，前向导通电流的变化情况。我们知道，二极管的特性会受到温度的影响，现在我的实验室的温度为 28.5摄氏度。测量结果显示，当前向电压超过400mV之后，1N4007前向电流会呈现指数上升。在 200mV 之前，前向导通电流基本上小于0.5微安。

▲ 图1.2.1 电压从0V变化到500mV过程中，1N4007二极管前向电流变化

  绘制出电流对数和电压之间的关系，可以看到在电压超过150mV 之后，电流的对数与电压呈现线性关系。这说明电流与电压呈现指数关系。在小于 150mV 之前，电流会急剧减少。普通的二极管的电流特性与PN结的电压电流特性还是有很大的差异。

▲ 图1.2.2 电流对数与电压之间的关系

※ 总  结 ※

本文实际测量了二极管 1N4007的伏安特性。在小电压下，二极管前向导通电流非常小，特别是当前向电压小于 170mV，电流小于 0.2微安。随着电压减少，电流下降的速度更快。比指数衰减还快。置于为什么，说实在的，我也想知道其中的具体原因。