大物实验2二级pn结19系04日期05 118台号1评分

19系04级日期05.11.8台号1号台评实验题目 PN结正向压降温度特性的研PN度和被测PN结材料的禁带宽度。PN理想PNIS和压降VFIF

exp(qVF

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 CTrexp[qVg

其中C是与结面积、掺质浓度等有关的常数；r也是常数；Vg(0为绝对零度时PN结材料的导带底和价带顶的电势差。 c VFVg(0)qIn

TF

q

V1

cFV1Vg(0)qIn F

KTInTrq这就是PNPNI

常数向压降只随温度而变化但是在方（3）中，除线性项V1外还包含非线性项，

设温度由T1变为T时，正向电压由VF1变为VF，由（3）

T F V(0)V(0)V F

按理想的线性温度影响，VF

VF1(TT

F理VF1等于T温度时的

Vg(0)VF1k

VF1

T 理 F1

q

1 krTT T 1

理

设T1300K，T310K，取r3.4,由（8）式可得0.048mV，而相应的VF的改变量约20mV，相比之下误差甚小。不过当温度变化范围增大时，VF温度响应的非线性误差将有所递增，这主要由于r因子所致。PN结的VF对T的依赖关系取决于线性项1，即正向压降几乎随温度升高而线性下降，这就是PN结测温的依据。必须上述结论仅适用于杂质全部电离、本征激发可以忽略的温度区间(对于通常的硅℃℃VFTVFT的特性还随PN（如a）的PN（如InsbPNPNV1V1对ddT的二阶导数 dT

1可知dVn1的变化与T成反比，所以

TPN（4）式可知，IFbe（结分别在不流IF1，IF2下工作，由此获得两者电压之差（VF1-VF2）与温 kTInI F

IF结相F非线性误差来自Tr项，利用函数发生器，使I比例于绝对温度的r次方，则VFT的线性理论误差为0，实验结果与理论值颇为一致，其精度可达F

图所示，其中A为样品室，是一个可卸的筒状金属容器，筒盖内设橡皮0圈盖与筒套具相应的螺纹可使用两者旋紧保持密封，待测PN结样管（采用3DG6晶体管的基极与集电极件（AD590）B过两旁空芯细管与顶部插座P1H支座下，其发热部位埋在铜座B的中心柱体内，加热电源的进线由中心管上方的插孔P2引入，P2和引线（高温导线）与容器绝缘，容器为电源负端，通过插件P1的线与测试PN基准电源和显示等单元组成。恒流源有两组，其中一组提供IF，电流输出范围为0-1000μA连续可调，另一组用于加热，其控温电流为0.1-1A，分为十档，逐档递增或减0.1A，基准电源亦分两组，一组用于补偿被测PN结在0℃或室温VF（TRAD5901mV/°k150℃412位的LED（AD5900℃时的输出电压）的基准电压，其目的是将上述的绝对温为-55—150mV。便可采用量程为±200.0mV31/2LED测量。另一组量程为±1000mV31/2LEDIF，VF和∆V，DSPNRSIF的取样电阻；开关k中R、P测IF；P、D测VF；S、P测∆V。1.VFIFIFIF50AK拨到VF，记下VFK置于VV调零”使V0测定VTV和T每改变10mV立即一组V、TPNS（mVC。作VT曲线，其S。PNEg(0qVg(0电子伏。根据（6）Vg

(0)VF(0)T

(273.2)ST273.2KEg(0与公认值Eg(0)1.21eV比较，求其误差。实验起始温度TS

起始温度为TS时的正向压降VF(TS)控温电流VVF(T)VF(TS)/T/T(273.2T)/------------------VVF(T)VF(TS)/T/T(273.2T)/------------------0----------

Y=A+B* - SVg

(0)VF(0)T

(273.2)ST

)S

620(2.03981)(256.4)1143.0073mVEg(0)qVg(0)0.067eV相对误差0--------- Y=A+B* - SVV(0)VF(0)

mV

131.5818.1138.4Eg(0)qVg(0)0.071eV相对误差测Vg(0或VF(TS的目的何在？为什么实验要求测VT曲线而不是VF测量VF(TS)是为以此为初始值，在此基础上改变V，从而由

T F V(0)V(0)V F

可知V与T呈线性关