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文档简介

1、五邑大学物理实验中心五邑大学物理实验中心 2010.3 PN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

2、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，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

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

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