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今天看到有同学询问一个有趣的问题。他在设计自己的电流表保护电路时使用了 硅二极管 1N4007，对电流表两端电压进行了钳位保护，但他又担心这个保护二极管会给测量带来误差。他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。
[图片注释：图片描述1N4007二极管参数]
二、测量结果
我们知道，由于制作工艺造成的漏电流，二极管的导通电流无法通过 PN 结电流方程直接计算出来。我手边有多种规格的二极管，现在需要找到一个 1N4007 用于测量。功夫不负有心人，正好找到了一个旧的 1N4007 二极管。下面就用它来进行测量。
[图片注释：图片描述1N4007二极管参数]
使用 6位半 的 DM3068测量电流，在mA档位，它等效的串联电阻约为 100欧姆。使用 FLUKE45测量电压。测量电路请在实际搭建中进行。使用 DH1766提供 170mV 的电压。此时可以观察到 二极管的正向导通电流约为 0.2微安。下面为测量电路，由于电流非常微小，我们把电流表也放在了电压表测量范围内，这样可以避免电压表输入电流对测量结果的影响。
[图片注释：图片描述1N4007二极管参数]
[图片注释：图片描述1N4007二极管参数]
[图片注释：图片描述1N4007二极管参数]
[图片注释：图片描述1N4007二极管参数]
下面，通过编程，测量二极管端电压，从 0V 逐渐变化到 500mV 过程中，正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，此时我的实验室温度为 28.5摄氏度。测量结果显示，当正向电压超过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。
[图片注释：图片描述1N4007二极管参数]
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示意图
▲ 根据图 1.2.1 数据绘制电流对数和电压之间的关系图，可以观察到当电压超过150mV后，电流的对数与电压呈现线性关系。这表明当前向电压大于150mV时，电流与电压呈现指数关系。而在电压小于150mV时，电流会急剧减少，这是由于二极管本身的特性所致，与PN结的电压电流特性存在差异。
图 1.2.2 电流对数与电压之间的关系示意图
▲ 本文通过实际测量1N4007二极管的伏安特性，发现当二极管处于小电压状态下时，其前向导通电流非常小。具体来说，当当前向电压小于170mV时，电流小于0.2微安。随着电压的进一步降低，电流下降的速度会更快，甚至是指数衰减。