2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、PNPN結(jié)的伏安特性與溫度特性測量結(jié)的伏安特性與溫度特性測量半導(dǎo)體PN結(jié)的物理特性是物理學(xué)和電子學(xué)的重要基礎(chǔ)內(nèi)容之一。使用本實驗的儀器用物理實驗方法,測量PN結(jié)擴散電流與電壓關(guān)系,證明此關(guān)系遵循指數(shù)分布規(guī)律,并較精確地測出玻爾茲曼常數(shù)(物理學(xué)重要常數(shù)之一)使學(xué)生學(xué)會測量弱電流的一種新方法。本實驗的儀器同時提供干井變溫恒溫器和鉑金電阻測溫電橋,測量PN結(jié)結(jié)電壓與熱力beU學(xué)溫度T關(guān)系,求得該傳感器的靈敏度,并近似求得0K時硅材料的禁帶寬度

2、?!緦嶒?zāi)康膶嶒災(zāi)康摹?、在室溫時,測量PN結(jié)擴散電流與結(jié)電壓關(guān)系,通過數(shù)據(jù)處理證明此關(guān)系遵循指數(shù)分布規(guī)律。2、在不同溫度條件下,測量玻爾茲曼常數(shù)。3、學(xué)習(xí)用運算放大器組成電流—電壓變換器測量106A至108A的弱電流。4、測量PN結(jié)結(jié)電壓與溫度關(guān)系,求出結(jié)電壓隨溫度變化的靈敏度。beU5、計算在0K時半導(dǎo)體(硅)材料的禁帶寬度。6、學(xué)會用鉑電阻測量溫度的實驗方法和直流電橋測電阻的方法?!緦嶒瀮x器實驗儀器】FDPN4型PN結(jié)物理特性綜合

3、實驗儀(如下圖)TIP31c型三極管(帶三根引線)一只,長連接導(dǎo)線11根(6黑5紅),手槍式連接導(dǎo)線10根,3DG6(基極與集電極已短接,有二根引線)一只,鉑電阻一只?!緦嶒炘韺嶒炘怼?、PN結(jié)伏安特性及玻爾茲曼常數(shù)測量由半導(dǎo)體物理學(xué)可知,PN結(jié)的正向電流電壓關(guān)系滿足:(1)??10??KTeUeII式(1)中I是通過PN結(jié)的正向電流,I0是反向飽和電流,在溫度恒定是為常數(shù),T是熱力學(xué)溫度,是電子的電荷量,U為PN結(jié)正向壓降。由于在

4、常溫(300K)時,e≈0.026v,而PN結(jié)正向壓降約為十分之幾伏,則1(1)式括號內(nèi)1項完全可kTeKTeUeRfIsKoU0UiZrIs圖2電流-電壓變換器式(3)中Ui為輸入電壓,K0為運算放大器的開環(huán)電壓增益,即圖2中電阻Rf∞時?的電壓增益,Rf稱反饋電阻。因為理想運算放大器的輸入阻抗ri∞所以信號源輸入電?流只流經(jīng)反饋網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的通路。因而有:(4)fifiSRKURUUI)1()(00????由(4)式可得電流電壓變換器等

5、效輸入阻抗Zr為:(5)00)1(KRKRIUZffSir????由(3)式和(4)式可得電流電壓變換器輸入電流Is輸出電壓U0之間得關(guān)系式,即:(6)fffsRURKURKKUI000000)11()1(??????由(6)式只要測得輸出電壓U0和已知Rf值,即可求得IS值。以高輸入阻抗集成運算放大器LF356為例來討論Zr和IS值得大小。對LF356運放的開環(huán)增益K0=2105,輸入阻抗ri≈1012Ω。若取Rf為1.00MΩ,則由

6、(5)式可得:???????5)1021(1000.156rZ若選用四位半量程200mV數(shù)字電壓表,它最后一位變化為0.01mV,那么用上述電流電壓變換器能顯示最小電流值為:AmVIs1161011000.101.0min)(??????由此說明,用集成運算放大器組成電流電壓變換器測量弱電流,具有輸入阻抗小、靈敏度高的優(yōu)點。3、PN結(jié)的結(jié)電壓與熱力學(xué)溫度T關(guān)系測量。beU當(dāng)PN結(jié)通過恒定小電流(通常電流I=1000μA),由半導(dǎo)體理論可

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