PN结正向压降温度特性的研究实验报告

百度文库百度文库-让每个人平等地提升自我#用3DG6晶体管的基极与集电极短接作为正级，发射极作为负极，构成一只二极管)和测温元件(AD590)均置于铜座B上，其管脚通过高温导线分别穿过两旁空芯细管与顶部插座P］连接。加热器H装在中心管的支座下，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P』勺专用线与测试仪机壳相连接地，并将被测PN结的温度和电压信号输入测试仪。测试仪由恒流源、基准电源和显示等单元组成。恒流源有两组，其中一组提供I,电流输出范围为OTOOOuA连续可调，另一组用于加热，其控温电流为F0.1-1A，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°C或室温T时的正向压降V(0)或V(T)，可通过设置在面板上的“AV调零”电位器实现AV=0,并满足此RFFR时若升温，AVvO；若降温，则AV>0，以表明正向压降随温度升高而下降。另一组基准电源用于温标转换和校准，因本实验采用AD590温度传感器测温，其输出电压以lmV/°k正比于绝对温度，它的工作温度范围为218.2—423.2°k(即-55—150C)，相输出电压为218.2—423.2mV。要求配置412位的LED显示器，为了简化电路而又保持测量精度，设置了一组273.2mV(相当于AD590在0C时的输出电压)的基准电压，其目的是将上述的绝对温标转换成摄氏温标。则对应于-55—150C的工作温区内，输给显示单元的电压为-55—150mV。便可采用量程为土200.0mV的31/2位LED显示器进行温度测量。另一组量程为±1000mV的31/2位LED显示器用于测量I,V和AV，可通过“测量选择”开关来实现。FF实验步骤：打开测试仪电源，将开关K拨到IF，由“IF调节”使IF=50卩A。将K拨到V卩，记下初始温度T和对应VF(0)的值。将K置于AV,由“AV调零”使AV=0。开启加热电源，逐步提高加热电流，当AV每改变10mV读取一组AV、T,记录18组实验数据。关闭加热电流，在降温条件下重复上述操作，记录数据。整理实验仪器。数据处理与误差分析：实验测量数据如下：实验起始温度T=26.0CS工作电流I=50uAF起始温度为T时的正向压降V(T)=609mVSFSAV/mv升温过程TC降温过程TC-1030.129.9-2034.134.2

-3038.638.3-4042.842.3-5047.146.5-6051.450.7-7055.654.9-8059.959.1-9064.163.4-10068.367.6-11072.471.9-12076.776.1-13080.980.4-14085.184.7-15089.289.0-16093.593.2-17097.797.4-180102.0102.0表一：实验数据表利用ORINGIN,将升温和降温过程分别作图:升温过程AV-T曲线:

AV-T曲线■AB|CD1Equationy=a+b*x2Adj.R-Square0.999983ValueStandardError斗AIntercept61.379570.169825ASlope-23662800025图像数据降温过程AV-T曲线:

4020406000=0-120一-1&0-2001Q04020406000=0-120一-1&0-2001Q0ALinearFitofAAV-T曲线AB|CD1Equationy=a+b*x2AdjR-Square0.999943ValueStandardError4AIntercept60.083340.30692SASlope-2.362470.00443图像数据由上图数据可知：升温时AV—T曲线的斜率为-2.36628,其误差为0.0025，而相关系数为0.99998降温时AV—T曲线的斜率为-2.36247,其误差为0.00443，而相关系数为0.99994两次所作图像的相关系数都非常接近1，说明数据较好。在升温过程中PN结正向压降随温度变化的灵敏度S=-2.36628±0.0025mV/°C禁带宽度E(T)=V=V(T)+S-AT=〔0.609+(—2.36628)x(—273.2)/1000]V=1.255VgSgvFS与公认值1.21比较有

AE(T5SIE(T)-E(T)1AE(T5SgSSE(T)S在降温过程中PN结正向压降随温度变化的灵敏度S=-2.36247±0.00443mV/°C禁带宽度E(T)=V=V(T)+SAT二[0.609+(-2.36247)x(-273.2)/1000]V=1..254VgSgvFSAE(T5S|E(TAE(T5S|E(T)-E(T)|gSS-E(T)SI1.254-1.21I121=3.6%误差分析：升温和降温过程得到的灵敏度、禁带宽度很接近，但由于实验过程中温度变化比较快，不能准确记录温度使得禁带宽度与公认值差距较大，同时温度的测量精度比较低也增大了误差。思考题：测V(0)或V(T)的目的何在？为什么实验要求测AV—T曲线而不是V—T曲线。FFRF答：测量V(0)或V(T)是为了能根据公式计算出在相应温度下的禁带宽度。F