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1、五邑大学物理实验中心五邑大学物理实验中心2010.3PN结的伏安特性随温度变化示意图二极管二极管温度传感器温度传感器+-+-空穴扩散方向空穴扩散方向电子扩散方向电子扩散方向PN+-+-空间电荷区内电场内电场浓度差浓度差多子扩散运动多子扩散运动空间电荷区空间电荷区内电场内电场少子漂移运动少子漂移运动动态平衡动态平衡2PN结温度传感器的基本方程结温度传感器的基本方程 理想PN结的正向电流IF和正向电压VF存在如下近似关系式：（1）式中q为电子电量，T为热力学温度，In为反向饱和电流，它是一个和PN结材料的禁带宽度以及温度等有关的系数。可以证明：（2）式中C是与PN结的结面积、掺杂浓度等有关的常数，

2、k为玻尔兹曼常数，r在一定范围内也是常数，Vg（0）为热力学温度0K时PN结材料的导带底与价带顶的电势差，对于给定的PN结材料，Vg（0）是一个定值。将公式（2）代入公式（1），两边取对数，整理后可得： 其中 ， 式（3）是PN结正向电压作为电流和温度函数的表达式，它是PN结温度传感器的基本方程。（3）3PN结测温原理和温标转换结测温原理和温标转换 对给定的PN结材料，在允许的温度变化区间内，在恒流供电条件下，PN结的正向电压VF对温度的依赖关系取决于线性项V1，正向电压VF几乎随温度升高而线性下降。即 这就是PN结测温的依据。温度T是热力学温度，在实际使用时会有不变之处，为此，我们进行温标转

3、换，采用摄氏温度t来表示。即T=273.2+t 令VF在室温时的值为VF（tR）,则在TK时VF的值为代入公式（3），有设t=tR 0C时，令 =0，则有 而对于其它温度t0C有定义 为PN结温度传感器灵敏度，则有 或 这就是PN结温度传感器在摄氏温标下的测温原理公式。（4）（5） 4 确定确定PN结材料的禁带宽度结材料的禁带宽度PN结材料的禁带宽度Eg（0）定义为电子的电量q与热力学温度0K时PN结材料的导带底和价带顶的电势差Vg（0）的乘积，即由公式（4），可得当t = tR时，T=273.2+t，VF=VF（tR）有 所以， （6）TH-J型型PN结正向压降温度特性实验仪结正向压降温度特性实验仪样品架样品架结构如右图所示。其中A为样品室，是一个可卸的筒状金属容器。待测PN结样管和测温元件均置于样品座B上，其管脚通过高温导

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