试验PN结特性

1、实验5.3-PN结特性实验名称：实验5.3 PN结特性班 级：信计0902实验日期：2011年5月5日学生姓名：宋鹏学号：40964044 组别：J43【实验目的】1. 研究PN结正向压降随温度变化的基本规 律。2. 学习用PN结测温的方法。3. 学习一种测量玻尔兹曼常数的方法。【实验原理】卩迥结N曰l&eoee n#l4 扌»|+4-l-K-tl »1上 T -« n-0 口 % -M -®念SS曲岳+4-J- BDa!1taQ'B£l*llG © 硼屯帝中宙爼 口 2 0!。E D Q r- B- ,3®

2、爭爭常击扩散电流_漂移电愴PN结的I-V特性:£1ii时"1谊1J乙goF0II 阳理想PN结的正向电流If和正向电压Vf存在如下近似关系式:IfqVFIs exp s kTqVFlsexp kT(1)式中，q为电子电量，T为热力学温度，k 为玻尔兹曼常数，l s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，两边取对数得：In lIn l F可以证明:l s CTr expqVg 0kT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为常数其值取决于少数载流子迁移率对温度的关系（通常取r = 3.4 ）, Vg（0）为热力学

3、温度0 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：k ckTVf Vg 0In TlnTr V（ Vnlq Ifq这就是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。【实验仪器】QS-J型PN结正向压降温度特性实验组合仪【实验内容】1. 测定玻尔兹曼常数k测得常温下Si管I f-Vf准值k=1.3807 X 10-23J/K 相比较2. VF(Tr)的测量: 开启测试仪电源，预热数分钟后，将“测量 选择”开关(以下简称 K)拨到I F,由“ I F 调节”使I f=

4、50卩A。再将K拨到VF,记下VF(Tr) 值，再将K置于 V,调节AV使 V=03. 测定 VT曲线：取走冰瓶，开启加热电源(指示灯即 亮),逐步提高加热电流进行变温实验，并记录 对应的4V和T,至于 V、T的数据测量，可 按AV每改变10mV(Si)或5mV(Ge读取一组 V、 T，这样可减小测量误差。应该注意：在整个实 验过程中，升温速率要慢，且温度不宜过高，Si管测量升温(室温 85 C)，Ge管测量降温(45C室温)。4. 求被测PN结正向压降随温度变化的灵敏度 S( mV/C)。做 VT曲线，其斜率就是S。5估算两种被测PN结材料的禁带宽度：E(0)=qVg(0)注意事项：1.加热

5、电流要缓慢增加，每分钟增加0.1A，直到0.5A为止，不再增加。2. 不要用手触碰PN结以及测温原件，以免损 坏仪器。3. 温度降到45C以下时再切换到Ge管进行测 量，以免Ge管烧毁。【数据与数据处理】表 5.3.0 VF-IFIF/uA2481632641282565121024VF/m535456585961636567688v283085310In0.691.382.072.773.464.154.855.546.236.931369369258IF室温下的伯斗叫曲线线性(In IF)VF彳/v表5.3.1 v-T曲线测量数据记录表PN结材料：硅实验起始温度Ts=21.0 °

6、C工作电流 I f= 50 iA起始温度为Ts时的正向压降Vf（Ts）= 610 mV控温电流/AV=V（T）-VF（Ts）/mvT/ ° CT=（273.2+T ）K0.4A-1026.4299.6-2031.0304.2-3035.8309-4040.5313.7-5045.0318.2-6049.8323-7054.5327.7-8059.1332.3-9063.7336.9-10068.1341.3-11072.7345.9-12077.3350.5-13081.9355.1-14086.6359.8Si管ST曲线 T线性t/k表5.3.2 v-T曲线测量数据记录表PN结材料： 锗实验起始温度Ts=45 °C工作电流I f= 50 iA起始温度为Ts时的正向压降V（Ts）= 25 mVv=v(t)-t/ ° Ct=(273.2+T )KVF(Ts)/mv045.0318.2342.2315.4639.5312.7937.5310.71235.6308.81534.2307.