PN结正向特性的研究

PN结正向电压温度特性研究目前一页\总数十五页\编于十六点一、实验目的1.了解PN结正向压降随温度变化的规律2.测量恒流条件下，PN结正向压降随温度变化的曲线3.确定PN结的灵敏度和被测PN结材料的禁带宽度目前二页\总数十五页\编于十六点二、实验仪器温控仪恒温电炉PN结实验仪目前三页\总数十五页\编于十六点价带（Valenceband）：与价电子能级相对应的能带称为价带。导带(conductband)：价带以上能量最低的允许带称为导带。禁带(bandgap)：导带与价带之间的不存在薛定谔方程本征解得能量区间称为禁带。三、相关概念目前四页\总数十五页\编于十六点PN结：导电载流子为空穴的P型半导体在与多数载流子是电子的N型半导体“接触”后，由于电子和空穴密度差的存在，将使电子自N区向P区扩散，空穴自P区向N区扩散，结果在交界处形成电荷区，这就是PN结。+++++++++++++++---------------势垒区NP内电场目前五页\总数十五页\编于十六点三、实验原理PN结温度传感器的基本方程其中线性项非线性项目前六页\总数十五页\编于十六点三、实验原理PN结温度传感器的基本方程对给定的PN结材料，如果正向电流恒定不变，在允许的温度变化区间内，PN结的正向电压与温度成线性关系，即正向电压随温度的升高而线性下降，即,因此，只要测出正向电压的大小，就可得知这时候的温度，这就是PN结测温的依据。目前七页\总数十五页\编于十六点三、实验原理PN结温度传感器灵敏度为PN结温度传感器灵敏度VF=VF(0)-St目前八页\总数十五页\编于十六点三、实验原理PN结材料禁带宽度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。当t=0℃时，T=273.2，VF=VF(0)，有所以目前九页\总数十五页\编于十六点四、实验步骤1、在同一恒定正向电流条件下，测绘PN结正向压降随温度的变化曲线，确定其灵敏度，估算被测PN结材料的禁带宽度；

选择合适的正向电流IF=60μA，记下室温t及正向电压VF。(*降温测量组：正向电流60μA,记下初始温度t及正向电压VF)目前十页\总数十五页\编于十六点四、实验步骤2、

将温度传感器实验装置上的“加热电流”开关置“开”位置，根据目标温度，选择合适的加热电流，在实验时间允许的情况下，加热电流可以取得小一点，如0.3～0.6A之间。3、加热炉内温度开始升高，开始记录对应的VF和T于表2。目前十一页\总数十五页\编于十六点五、数据记录表1同一IF下，正向电压与温度的关系IF=60μA（每隔5度记录一个数据）注意：在整个实验过程中，正向电流IF应并保持不变。设定的温度不宜过高，必须控制在120℃以内。序号12345678T/℃

30

3540

45

5055

60

65VF/V

序号910111213141516T/℃

70

758085

90

VF/V

目前十二页\总数十五页\编于十六点五、数据记录记录降温过程的同学，IF=60μA,关闭加热电流，打开散热风扇序号12345678T/℃

100

9590

85807570

65VF/V

序号910111213141516T/℃

6055504540

VF/V

目前十三页\总数十五页\编于十六点六、数据处理1.根据表1绘制VF-T曲线.（可采用excel软件绘图）2.由VF-T曲线求得PN结正向压降随温度变化的灵敏度3.将实验所得禁带宽度Eg(0)=qVg(0)

=

eV，与公认值Eg(0)=1.21eV比较，并求其相对误差。

目前十四页\总数十五页\编于十六点相关物理量VF-PN结正向电压IF-PN结正向电流Vg(0)