二极管正向导通电压如何测量？

1. 二极管正向导通电压的基本概念

二极管的正向导通电压（Forward Voltage, 简称VF）是指在正向偏置下，二极管开始导通时所需的最小电压。不同类型的二极管（如硅管、锗管、肖特基二极管）具有不同的VF值。例如，硅二极管的VF通常在0.6~0.7V之间，而肖特基二极管则可能低至0.2~0.3V。

在电子电路设计中，准确测量VF对于电路性能分析、功耗计算以及热设计具有重要意义。

2. 使用万用表测量正向导通电压的常见问题

许多工程师习惯使用数字万用表（DMM）的“二极管测试”功能来测量VF。然而，这种测量方法存在几个局限：

万用表提供的测试电流通常较小（一般为1mA左右），与数据手册中规定的测试条件不一致；不同品牌的万用表测试电流不一致，导致测量结果差异；无法控制温度等环境因素，影响测量重复性。

因此，使用万用表测量得到的VF值可能与数据手册中的典型值存在偏差，尤其是在高精度需求场景下。

3. 利用恒流源提高测量精度

为了获得更精确的VF测量结果，建议使用恒流源提供一个已知且稳定的测试电流。该方法的优势包括：

确保测试电流与数据手册一致；减少因电流波动引起的测量误差；便于在不同温度条件下重复测试。

典型测试电路如下：

+Vcc

|

|

[R]

|

+---+----> VF测量点

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DUT

|

GND

其中，R为限流电阻，DUT为被测二极管。通过调节R的阻值，使流过DUT的电流为指定值（如10mA、100mA等），再用高精度电压表测量DUT两端电压。

4. 示波器与函数发生器配合测量的步骤

在动态测试或需要观察电压随时间变化的场景中，可以使用示波器与函数发生器配合测量二极管的正向导通电压。步骤如下：

将函数发生器设置为方波输出，频率为1kHz，占空比50%；将信号接入串联有电阻的二极管电路；使用示波器的两个通道分别测量电阻两端电压与二极管两端电压；通过欧姆定律计算电流，再结合二极管电压，得到VF值。

此方法适用于分析二极管在不同频率和负载条件下的导通特性。

5. 温度对正向导通电压的影响

二极管的正向导通电压具有负温度系数，即温度升高时，VF会下降。典型的温度系数约为-2mV/°C。因此，在测量过程中，应考虑以下因素：

测试环境温度的稳定性；被测二极管的自热效应；是否采用温度补偿措施。

建议在恒温箱中进行精确测量，或使用红外测温仪监测温度变化。

6. 如何在不同测试条件下获得一致的测量数据

为了确保测量结果的可重复性和一致性，建议采取以下措施：

测试条件建议值测试电流根据数据手册设定（如10mA、100mA）环境温度25°C ± 2°C（或恒温控制）测量设备精度电压表：±0.1%；电流源：±0.5%测量时间避免长时间通电引起自热

此外，建议在测量前对设备进行校准，以减少系统误差。

7. 实际应用中的测量流程图

以下是一个完整的二极管正向导通电压测量流程图，供参考：

graph TD

A[准备测试设备] --> B[设置恒流源电流]

B --> C[连接被测二极管与限流电阻]

C --> D[测量二极管两端电压]

D --> E{是否满足测试条件?}

E -->|是| F[记录测量结果]

E -->|否| G[调整测试参数]

F --> H[结束测试]

G --> B