pn结正向压降与温度关系的研究和应用

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1、PN结正向压降与温度关系的研究和应用一、实验简介：众所周知，常用于温度的传感器有热电偶，测度电阻器和热敏电阻，红外测温仪等。其中，PN结温度传感器具有灵敏度高，线性好，响应快易于集成化等，其他传感器无法比拟的优点，工作温度范围一般在－50℃～150℃灵敏度可达100MV/℃。而本实验PN结只有2.2MV/℃左右。二、实验目的：1.了解PN结正向压降随温度变化的基本关系式。2在恒流条件下，测绘PN结正向压降随温度变化曲线并由此确定其灵敏度和被测PN结材料的禁带宽度。3.学习用PN结测温度的方法。三、实验原理：人们将高价元素（例如：P）掺杂到硅材料中，由于磷元素多电子，使材料主要以电子导电

2、称P型半导体，将三价的硼元素掺杂到硅材料中使材料中出现大量空穴称N型半导体材料。将P型材料同N型材料粘合在一起由于电子和空穴的扩散复合形成PN结。PN结正向压降作为电流和温度函数的表达式：其中：Vg（0）――绝对零度时PN结材料的导带底和价带顶的电势差。q――电子的电荷。K――玻尔兹曼常数。T――绝对温度。If――PN结中正向电流。――常数。VF中非线性项较小，（低温下）可忽略工其影响，而认为在恒流供电条件下PN结的VF对T的依赖关系取决线性项，即正向压降几乎随温度升高而线性下降，这就是PN结测温依据。四、实验装置：实验系统由样品架和测试仪两部分组成。五、实验方法和内容：1.实验系统检

3、查与连接。A、取下样品室的筒套，查待测PN结管和测温元件应分别放在铜座的左右两侧圆孔内，其管脚不与容器接触，然后拧紧筒套。B、控温电流开关应放在“关”的位置，此时加热指示灯不亮，接上加热电源线和信号传输线。1.VF（TR）的测量和调零开启测试仪电源预热数分钟后，将“测量选择”拔到IF由“IF调节”使IF＝50微安。将“测量选择”拔到VF记下VF值，再将“测量选择”拔置△V由“△V调零”使△V＝02.测定△V－T曲线：开启加热电源，按△V每改变10毫伏读取一组△V，T。这样可以减小误差。3.求被测PN结正向压降随温度变化的曲线的灵敏度Smv/℃(作出△V－T曲线，其斜率就是S4.估算被测

4、PN结材料硅的禁带宽度ES（0）＝QVg(0)电子伏⊿T＝－273.2K结果与ES＝1.21电子伏作比较，求误差。5.数据记录：实验起始温度TS＝℃工作电流IF＝∪A起始温度为TS时的正向压降VF＝MV控温电流A⊿V＝VF（T）－VF（TR）mvT℃T=273.2+TK-10-20-30-40-50-60-70-80-90-100-110-120二、注意事项与预习：A：注意事项：1.控温电流不应开始放的过大，应慢慢的加大电流，且不应将电流值加过0.5A。2.“IF调节”与“⊿V调零”确定后，在整个实验过程中不要再次调节。B：预习思考题：1.PN结正向压降与温度的关系？2.测量时IF＝？

5、⊿V＝？3.测量时记录的温度为K氏温度还是摄氏温度？4.实验加温时应注意些什么？三、实验报告的要求：1.实验题目2.实验仪器1.实验原理2.实验装置图与原理分析3.实验方法与内容4.实验的数据分析（作图、求灵敏度、禁带宽度）二、附：98021200实验数据分析TS＝31.9℃IF＝50微安VF＝606MV控温电流A⊿V＝VF（T）－VF（TR）mvT℃T=273.2+TK0.1-1035.83090.1-2040.3313.50.2-3044.1317.30.2-4048.7321.90.2-5053.3326.50.2-6057.9331.10.2-7062.6335.80.2-80

6、67.1340.3