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PN结正向压降与温度的关系PN结正向压降与温度的关系实验指导书一、 实验目的1、 了解PN结正向压降(匕3随温度T变化的基本关系式。F2、 在恒流(^)条件下测AV—T变化曲线并确定灵敏度S。F3、 学习用PN结测温的方法。二、 原理理想PN结的正向电流/和压降V存在如下近似的关系式。TOC\o"1-5"\h\zF FI=Iexp(qV/kT) (1)Fs F其中q为电子电荷；K为玻尔兹曼常数;T为绝对温度；I为反向饱和电流，它是一个s和PN结材料的禁带宽度以及温度等有关的系数，可以证明I二CTrexp[-qV(0)/kT] (2)s s其中C与结构及材料等有关的常数;r也是常数;V(0)为绝对零度时PN结材料与禁带宽g度有关的量。将(2)式代入(1)式，两边取对数可得TOC\o"1-5"\h\zV=V(0)-(-ln£)T-kTInT (3)FgqIq ⑶F=V+V1 n1其中kc=V(0)-(_ln—)T1gqIF=-耳(lnTr)TOC\o"1-5"\h\zn1 q方程(3)就是PN结正向压降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•令I=常数,则正向压降只随温度而变化，但是在方程⑶中，除线性项V外还包含非F 1线性项V・n1由于非线性项V相对于V能引起误差，对于通常的硅二极管来说,在温度n1 1-5OoC+150。C间，误差甚小。即正向压降几乎随温度的升高而线性下降,这就是PN结温度的依据。目前有多种方法可以改善线性度。〜在实际应用中并非测量V与T的关系，多数情况通过电桥形式将VT转换成FF摄氏温标表示的，从某一起始温度开始的AVT关系。下图所示为测量框图.图中D为待测PN结二极管，/为提供二极管的恒定工作电流源，匕为工作电压，调F F节R使电桥输出端AB电压为零或从某一起始温度时输出电压。2三、 实验方法和内容1.实验系统的连接控制电流开关置“关”的位置，此时加热指示灯不亮，接上加热电源线及信号传输线将样品室与仪器相连。注意定位标记。拆除时应拉插头外套不可硬拉和转动。2・V~T的测量和调零F开启仪器背部的电源开关，加热数分钟后，将“测量选择”开关（以下简称K）拔到/档,由“/调节“使/=50AA,记下当时温度值。将K拔到AV档,由“△F F FV调零“（既图中R或R）使△V=O。213・测AVT曲线开启加热电源（指示灯亮）逐步提高加热电流进行变温实验，并记录AV和T值,按每改变10和15mV立即读取相应T值。为使整个实验符合热力学条件，在实验过程中升温速度要慢，读取10~12组数据即可。求被测PN结正向压降随温度变化的灵敏度S（mv/oC）作AVT曲线，求斜率S。数据记录TOC\o"1-5"\h\z实验起始温度：T二 °Cs工作电流：I=50AAF起始温度T时的正

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