中国石油大学(华东)大学物理实验2-2PN结xx琅.doc

【数据处理】1. Ic-Ube关系与波尔兹曼常数测量：表一 三级管发射级与基级间的电压U1和相应电压U2记录表U1/V0.280 0.290 0.300 0.310 0.320 0.330 0.340 0.350 0.360 0.370 U2/V0.017 0.026 0.040 0.059 0.090 0.135 0.203 0.293 0.439 0.655 U1/V0.380 0.390 0.400 0.410 0.420 0.430 0.440 0.450 0.460 U2/V0.978 1.411 2.1083.1414.536.74410.04313.57913.579室温T1=25，室温T2=25.1， 平均温度T=25.05由于本实验装置取Ic= U2/Rf， Ube= U1 ，Rf=1M，可以直接对U1, U2进行处理则根据相关数据作出下图由图像可知满足方程U2= 3E-07e39.452U1 其中a=3E-07 , b=39.452分别以U1为自变量，求出U2，求出数据列表如下：表二 U1为自变量，求出U2 数据表（指数形式） U1/V0.2800.2900.3000.3100.3200.3300.3400.3500.3600.370U2/V0.01880.02790.04140.06150.09120.13530.20070.29780.44190.6556 U1/V0.3800.3900.4000.4100.4200.4300.4400.4500.460 U2/V0.97271.44312.14113.17674.71326.992810.375015.393122.8382由此可知，由此可知 U2-U1满足的方程为 U2 =970908U114.179，其中a=970908, b=14.179分别以U1为自变量，求出U2*，求出数据列表如下: 表三 U1为自变量，求出U2 数据表（乘幂形式）U1/V0.2800.2900.3000.3100.3200.3300.3400.3500.3600.370U2*/V0.01410.02310.03740.05960.09350.14460.22080.33310.49660.7323U1/V0.3800.3900.4000.4100.4200.4300.4400.4500.460U2*/V1.06891.54482.21203.13944.41806.16788.544611.751116.0480由 其中U1=0.460V时误差较大，故舍去。由其他数值计算出1= 0.433897 ，2= 0.759414因为12 所以可知指数回归的方法较好波尔兹曼常数的计算：T1=25.0，T2=25.1 可知温度的平均值T=25.05=298.2K电子的电量e=1.6*10-19C ，b=39.452K=e/(b*T)=1.36*10-23 ，与实际值K实际=1.38*10-23相差不大相对误差：B=K实际-K/ K实际=1.44*10-2 *100%=1.44%2.Ube-T关系与禁带宽度测量表四 Ube-T关系数据记录表T/25.0 3035404550T/K298.15 303.15 308.15 313.15 318.15 323.15 Ube/V0.555 0.552 0.543 0.535 0.523 0.513 T/556065.0 70T/K328.15 333.15 338.15 343.15 Ube/V0.502 0.494 0.483 0.474 由上表作图得：由上图可知Ube和T的关系为： Ube =ST+Ugo ， Ube =-0.0019T + 1.1261 从而得到：S= - 1.9mV/ ， Ugo =1.12610K温度时半导体材料的禁带宽度Ego=eUgo=1.126eV相对误差：B=Ego实际 - Ego/Ego实际 =1.126-1.2/ 1.2*100=6.17%【思考与讨论】1 简述PN结半导体温度传感器的特点答：PN结温度传感器工作原理是利用PN结的结电压会随温度呈近似线性变化这一特性，这种传感器测温范围为 - 50 - 150，有很好的线性度，具有尺寸小，响应快，灵敏度高，热时间常数小等诸多特点，使用空间十分广阔具有很好的前景。2 PN结温度传感器在使用过程中要注意什么问题？答：在PN结温度传感器的使用过程中所测温度必须在其有效测量范围内，若有短路现象应该立即切断电源，防止烧毁。 【实验总结】本次“半导体PN结物理特性与波尔兹曼常数测量”实验，我觉得很意义，我们真正接触到并且亲生体会到了传感器的工作原理，本次实验对我们的动手能力要求较高，电路的连结是一大重点，必须严格的按照课本上讲的电路连接，否则实验很难完成。在实验过程中，必须特别注意一些事项，比如应该先检查电路连接是否正确以后再开启电源，否则会烧毁仪器，同样的拆线时也必须要关闭电源，尤其是温