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1、 PNPN结正向电压特性研究结正向电压特性研究 目目录录 一一 3 二二 三三 3 四四 五五 背景介绍 实验目的 实验原理 操作指南数据处理一一 3 背景介绍 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结结温度传感器等温度传感器等 二二 3 实验目的 1、了解、了解PN结结正向正向压压降随温度降随温度变变化的基本关系式；化的基本关系式； 2、在恒流供、在恒流供电电条件下，条件下，测绘测绘 PN结结正向正向压压降随温降随温度度变变化的曲化的曲线线，并由此确定其灵敏度和被，并由此确定其灵敏度和被测测 PN结结材料的禁材料的禁带宽带宽度；度；
2、 3、学、学习习PN结测结测温的方法。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型半型半导导体体- 以空穴以空穴为为主要的主要的载载流子。流子。 ? N 型半型半导导体体以以电电子子为为主要的主要的载载流子。流子。 PN结结-P 型半型半导导体和体和N 型半型半导导体相接触体相接触 时时，在接触，在接触处处形成的特殊形成的特殊电场电场区域。区域。 三三 实验原理 三三 实验原理 正向压降VF PN 结结 正向电流IF P型半型半导导体体 空空间电间电荷区荷区 N 型半型半导导体体 三三 实验原理 理想的理想的PN结结的正向的正向电电流和正向流和
3、正向压压降存在如下近关降存在如下近关 系式：系式： qVFIF? Isexp() (1) kT 其中其中q为电为电子子电电荷；荷；k为为玻玻尔尔兹兹曼常数；曼常数；T为绝对为绝对温度；温度；Is为为反向反向饱饱和和电电流，它是一个和流，它是一个和 PN结结材料的禁材料的禁带宽带宽度以及温度有关的系数，可以度以及温度有关的系数，可以证证明明 : qVg(0)r (2) Is?CT exp( ?)kT三三 实验原理 将（将（2）式代入（）式代入（1）式，两）式，两边边取取对对数可得：数可得： kCkTr VF?Vg(0)?( ln )T?lnT ?V1?Vn1qIFq (3) 忽略非线性因素影响，
4、忽略非线性因素影响， 则在恒流供电条件下，则在恒流供电条件下， 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。 VF? Vg(0)kC? (ln)TqIF三三 实验原理 VF? Vg(0)kC? (ln)TqIFS ? ? k截距 Vg(0)VF? Vg(0)? S?Ty? b? k?x四四 操作指南 四四 操作指南 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
5、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 。 四四 操作指南 请严格按照步骤顺序进行操作！ 四四 操作指南 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。 四四 操作指南 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。 四四 操作指南 五五 数据处理 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 。 五五 数据处理 VF? Vg(0)? S?T注意：计算时温度为开尔文温度！ 五五 数据处理 3.思考思考题题 注意事注意事项项： ? 1、电电源开关打开后，源开关打开后，检查检查加加热电热电流流是否置于零档。是否置于零档。实验实验完成后，将加完成后，将加热热电电流置于零档。流置于零档。 ? 2、“测量选择测量选择”开关拨动要轻，以开关拨动要轻，以免免损损坏。坏。
