PN结正向压降与温度关系的研究和应用

1、PN结正向压降与温度关系的研究和应用一、 实验简介：众所周知，常用于温度的传感器有热电偶，测度电阻器和热敏电阻，红外测温仪等。其中，PN结温度传感器具有灵敏度高，线性好，响应快易于集成化等，其他传感器无法比拟的优点，工作温度范围一般在50150灵敏度可达100MV/。而本实验PN结只有2.2MV/左右。二、 实验目的：1.了解PN结正向压降随温度变化的基本关系式。2在恒流条件下，测绘PN结正向压降随温度变化曲线并由此确定其灵敏度和被测PN结材料的禁带宽度。3.学习用PN结测温度的方法。三、 实验原理：人们将高价元素（例如：P）掺杂到硅材料中，由于磷元素多电子，使材料主要以电子导电称P型半导体，

2、将三价的硼元素掺杂到硅材料中使材料中出现大量空穴称N型半导体材料。将P型材料同N型材料粘合在一起由于电子和空穴的扩散复合形成PN结。PN结正向压降作为电流和温度函数的表达式：其中：Vg（0）绝对零度时PN结材料的导带底和价带顶的电势差。q电子的电荷。K玻尔兹曼常数。T绝对温度。IfPN结中正向电流。常数。VF中非线性项较小，（低温下）可忽略工其影响，而认为在恒流供电条件下PN结的VF对T的依赖关系取决线性项，即正向压降几乎随温度升高而线性下降，这就是PN结测温依据。四、 实验装置：实验系统由样品架和测试仪两部分组成。五、 实验方法和内容：1. 实验系统检查与连接。A、 取下样品室的筒套，查待测

3、PN结管和测温元件应分别放在铜座的左右两侧圆孔内，其管脚不与容器接触，然后拧紧筒套。B、 控温电流开关应放在“关”的位置，此时加热指示灯不亮，接上加热电源线和信号传输线。2. VF（TR）的测量和调零开启测试仪电源预热数分钟后，将“测量选择”拔到IF由“IF调节”使IF50微安。将“测量选择”拔到VF记下VF值，再将“测量选择”拔置V由“V调零”使V03. 测定VT曲线：开启加热电源，按V每改变10毫伏读取一组V，T。这样可以减小误差。4. 求被测PN结正向压降随温度变化的曲线的灵敏度S mv/(作出VT曲线，其斜率就是S5. 估算被测PN结材料硅的禁带宽度ES（0）QVg(0)电子伏T273

4、.2K结果与ES1.21电子伏作比较，求误差。6. 数据记录：实验起始温度TS 工作电流IF A起始温度为TS时的正向压降VF MV控温电流AVVF（T）VF（TR）mvTT=273.2+TK-10-20-30-40-50-60-70-80-90-100-110-120六、 注意事项与预习：A：注意事项：1.控温电流不应开始放的过大，应慢慢的加大电流，且不应将电流值加过0.5A。2. “IF调节”与“V调零”确定后，在整个实验过程中不要再次调节。B：预习思考题：1. PN结正向压降与温度的关系？2. 测量时IF ？V？3. 测量时记录的温度为K氏温度还是摄氏温度？4. 实验加温时应注意些什么？七、 实验报告的要求：1. 实验题目2. 实验仪器3. 实验原理4. 实验装置图与原理分析5. 实验方法与内容6. 实验的数据分析（作图、求灵敏度、禁带宽度）八、 附：98021200实验数据分析TS31.9IF50微安VF 606MV控温电流AVVF（T）VF（TR）mvTT=273.2+TK0.1-1035.83090.1-2040.3313.50.2-3044.1317.30.