PN结特性实验[1]

1、 PNPN结正向电压温度特性研究结正向电压温度特性研究南昌航空大学南昌航空大学大学物理实验国家示范中心大学物理实验国家示范中心目录目录实验目的二二操作指南四四背景介绍3 一一实验原理3 三三数据处理五五背景介绍3 一一温度传感器 常用的温度传感器有热电偶、热敏电阻及常用的温度传感器有热电偶、热敏电阻及PNPN节节温度传感器等温度传感器等 实验目的3 二二1、了解、了解PN结正向压降随温度变化的基本关系式；结正向压降随温度变化的基本关系式；2、在恒流供电条件下，测绘、在恒流供电条件下，测绘PN结正向压降随温结正向压降随温度变化的曲线，并由此确定其灵敏度和被测度变化的曲线，并由此确定其灵敏度和被测

2、PN结结材料的禁带宽度；材料的禁带宽度；3、学习、学习PN结测温的方法。结测温的方法。实验原理实验原理: PNPN结是半导体器件的核心。结是半导体器件的核心。 P P型半导体型半导体-以空穴为主要的载流子。以空穴为主要的载流子。 N N型半导体型半导体以电子为主要的载流子。以电子为主要的载流子。 PN PN结结-P-P型半导体和型半导体和N N型半导体相接触型半导体相接触 时，在接触处形成的特殊电场区域。时，在接触处形成的特殊电场区域。实验原理三三实验原理三三P P型半导体型半导体N N型半导体型半导体PNPN结结空间电荷区空间电荷区正向电流IF正向压降VF实验原理三三 理想的理想的PN结的正

3、向电流和正向压降存在如下近关结的正向电流和正向压降存在如下近关系式：系式： (1)exp()FFsqVIIkT 其中其中q为电子电荷；为电子电荷；k为玻尔兹曼常数；为玻尔兹曼常数；T为绝对为绝对温度；温度；Is为反向饱和电流，它是一个和为反向饱和电流，它是一个和PN结材料的禁结材料的禁带宽度以及温度有关的系数，可以证明带宽度以及温度有关的系数，可以证明: (2)(0)exp()grsqVICTkT实验原理三三将（将（2 2）式代入（）式代入（1 1）式，两边取对数可得：）式，两边取对数可得： (3)11)0(ln)ln(nrFgFVVTqkTTICqkVV 忽略非线性因素影响，忽略非线性因素影

4、响，则则在恒流供电条件下在恒流供电条件下，PNPN结的结的V VF F对对T T的关系为的关系为线性关系线性关系，即正向压降随温度升高而，即正向压降随温度升高而线线性减小性减小，这就是，这就是PNPN结测温的理论依据。结测温的理论依据。 TICqkVVFgF)ln()0(实验原理三三TICqkVVFgF)ln()0(TSVVgF)0(xkby)0(SgVk截距操作指南四四操作指南四四1、实验系统接线,将加热电流置于0档。2、打开仪器开关，此时测试仪上将显示出室温 。与标准温度计上的指示值相比较，若不准确调节温度校准旋钮，使测试仪上显示的温度与标准温度计相同。记录下起始温度 。操作指南四四请严格

5、按照步骤顺序进行操作！操作指南四四4测定V-T 曲线 ： 开启加热电流（指示灯亮），调节加热电流（置于4-7档）进行变温实验，并记录对应的V 和T 。采用V每改变-10mv 立即读取一组V 、T 值。 应该注意：在整个实验过程中要注意升温速率要慢，且温度不宜过高，最好控制在120 以内。操作指南四四4测定V-T 曲线 ： 开启加热电流（指示灯亮），调节加热电流（置于4-7档）进行变温实验，并记录对应的V 和T 。采用V每改变-10mv 立即读取一组V 、T 值。 应该注意：在整个实验过程中要注意升温速率要慢，且温度不宜过高，最好控制在120 以内。操作指南四四数据处理五五1、求被测 结正向压降随温度变化的灵敏度 S(mV/) 。 以 T为横坐标， V 为纵坐标，作 V-T曲线，其斜率就是灵敏度S 。数据处理五五TSVVgF)0(注意：计算时温度为开尔文温度！数据处理五五3.思考题思考题注意事项：注意事项： 1、电源开关打开后，检查加热电流、电源开关打开后，检查加