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1、PN結(jié)正向結(jié)正向電壓溫度電壓溫度特性特性研究研究一、一、實實驗驗目目的的1.了解PN結(jié)正向壓降隨溫度變化的規(guī)律2. 測量恒流條件下，PN結(jié)正向壓降隨溫度變化的曲線3. 確定PN結(jié)的靈敏度和被測PN結(jié)材料的禁帶寬度二、二、實實驗驗儀儀器器溫控儀恒溫電爐PN結(jié)實驗儀價帶（Valence band）：與價電子能級相對應的能帶稱為價帶。導帶(conduct band)：價帶以上能量最低的允許帶稱為導帶。禁帶(band gap)：導帶與價帶之間的不存在薛定諤方程本征解得能量區(qū)間稱為禁帶。三、相關概念三、相關概念 PN結(jié)：導電載流子為空穴的P型半導體在與多數(shù)載流子是電子的N型半導體“接觸”后，由于電子和空
2、穴密度差的存在，將使電子自N區(qū)向P區(qū)擴散，空穴自P區(qū)向N區(qū)擴散，結(jié)果在交界處形成電荷區(qū)，這就是PN結(jié)。+- - - - - - - - - - - - - - - -勢壘區(qū)勢壘區(qū)N NP P內(nèi)電場內(nèi)電場三、三、實實驗驗原原理理PN結(jié)溫度傳感器的基本方程其中rnTqkTVln1(0)11(ln)lnrFgnFkCkTVVTTVVqIq1(0)(ln)gFkCVVTqI線性項非線性項三、三、實實驗驗原原理理PN結(jié)溫度傳感器的基本方程對給定的PN結(jié)材料，如果正向電流恒定不變，在允許的溫度變化區(qū)間內(nèi)，PN結(jié)的正向電壓與溫度成線性關系，即正向電壓隨溫度的升高而線性下降，即,因此，只要測出正向電壓的大小，
3、就可得知這時候的溫度，這就是PN結(jié)測溫的依據(jù)。(0)(ln)FgFkCVVTqI三、三、實實驗驗原原理理PN結(jié)溫度傳感器靈敏度lnFkCSqI為PN結(jié)溫度傳感器靈敏度 VF = VF(0) - St三、三、實實驗驗原原理理PN結(jié)材料禁帶寬度PN結(jié)材料的禁帶寬度Eg(0)定義為電子的電量q與熱力學溫度0K時PN結(jié)材料的導帶底和價帶頂?shù)碾妱莶頥g(0)的乘積。當t = 0時，T=273.2，VF=VF(0)，有所以(0)(0)(ln)273.2gFFFkCVVTVSqI(0)(0)(0)(273.2 )ggFEqVq VS四、四、實實驗驗步步驟驟1、在同一恒定正向電流條件下，測繪PN結(jié)正向壓降隨溫
4、度的變化曲線，確定其靈敏度，估算被測PN結(jié)材料的禁帶寬度； 選擇合適的正向電流IF=60A，記下室溫t及正向電壓VF。(*降溫測量組：正向電流60A,記下初始溫度t及正向電壓VF )四、四、實實驗驗步步驟驟 2、 將溫度傳感器實驗裝置上的“加熱電流”開關置“開”位置，根據(jù)目標溫度，選擇合適的加熱電流，在實驗時間允許的情況下，加熱電流可以取得小一點，如0.30.6A之間。 3、加熱爐內(nèi)溫度開始升高，開始記錄對應的VF和T于表2。五、五、數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)記記錄錄表表1同一同一IF下，正向電壓與溫度的關系下，正向電壓與溫度的關系 IF= 60 A（每隔（每隔5度記錄一個數(shù)據(jù)）度記錄一個數(shù)據(jù)）注意：在整個實驗
5、過程中，注意：在整個實驗過程中，正向電流正向電流IF應并保持不應并保持不變變。設定的溫度不宜過高，必須控制在。設定的溫度不宜過高，必須控制在120以內(nèi)。以內(nèi)。序號序號12345678T/ 30 3540 45 5055 60 65VF/V 序號序號910111213141516 T/ 70 758085 90 VF/V 五、數(shù)據(jù)記錄五、數(shù)據(jù)記錄記錄降溫過程的同學，IF =60 A,關閉加熱電流，打開散熱風扇序號序號12345678T/ 100 9590 85807570 65VF/V 序號序號910111213141516 T/ 6055504540 VF/V 六、六、數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)處處理理1.根根
6、據(jù)據(jù)表表1繪繪制制VF-T曲曲線線.（可可采采用用excel軟軟件件繪繪圖）圖）2.由由VF-T曲曲線線求求得得PN結(jié)結(jié)正正向向壓壓降降隨隨溫溫度度變變化化的的靈靈敏敏度度3.將將實實驗驗所所得得禁禁帶帶寬寬度度Eg(0)=qVg(0) = eV，與與公公認認值值Eg(0)=1.21 eV比比較，較，并并求求其其相相對對誤誤差。差。 2121FFVVSTT相相關關物物理理量量VF-PN結(jié)正向電壓IF-PN結(jié)正向電流Vg(0)-在熱力學溫度為0K時，PN結(jié)材料的導帶底和價帶頂之間的電勢差。C-PN結(jié)與某些特性相關的常數(shù)K-玻爾茲曼常數(shù)-在一定條件下的特定常數(shù)Q-電子電量2021/8/23199、
7、 人的價值，在招收誘惑的一瞬間被決定。2022-6-272022-6-27Monday, June 27, 202210、低頭要有勇氣，抬頭要有低氣。2022-6-272022-6-272022-6-276/27/2022 11:48:48 AM11、人總是珍惜為得到。2022-6-272022-6-272022-6-27Jun-2227-Jun-2212、人亂于心，不寬余請。2022-6-272022-6-272022-6-27Monday, June 27, 202213、生氣是拿別人做錯的事來懲罰自己。2022-6-272022-6-272022-6-272022-6-276/27/202214、抱最大的希望，作最大的努力。2022年6月27日星期一2022-6-272022-6-272022-6-2715、一個人炫耀什么，說明他內(nèi)心缺少什么。2022年6月2022-6-272022-6-272022-6-276/27/202216、業(yè)余生活要有意義，不要越軌。2022-6-272022-6-27June 27, 202217、一個人即使已登上頂峰，也仍要自強不息。2022-6-272022-6-272022-6-272022-6-27謝謝大家謝謝大家
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