pn結的伏安特性與溫度特性測量

1、PNPN結的伏安特性與溫度特性測量結的伏安特性與溫度特性測量半導體PN結的物理特性是物理學和電子學的重要基礎內(nèi)容之一。使用本實驗的儀器用物理實驗方法，測量PN結擴散電流與電壓關系，證明此關系遵循指數(shù)分布規(guī)律，并較精確地測出玻爾茲曼常數(shù)(物理學重要常數(shù)之一)使學生學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結結電壓與熱力beU學溫度T關系，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、?！緦嶒災康膶嶒災康摹?、在室溫時，測量PN結擴散電流與結電壓關系，通過數(shù)據(jù)處理證明此關系遵循指數(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、學習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結結電壓與溫度關系，求出結電壓隨溫度變化的靈敏度。beU5、計算在0K時半導體（硅）材料的禁帶寬度。6、學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。【實驗儀器實驗儀器】FDPN4型PN結物理特性綜合

3、實驗儀（如下圖）TIP31c型三極管（帶三根引線）一只，長連接導線11根（6黑5紅），手槍式連接導線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結伏安特性及玻爾茲曼常數(shù)測量由半導體物理學可知，PN結的正向電流電壓關系滿足：(1)??10??KTeUeII式(1)中I是通過PN結的正向電流，I0是反向飽和電流，在溫度恒定是為常數(shù)，T是熱力學溫度，是電子的電荷量，U為PN結正向壓降。由于在

4、常溫(300K)時，e≈0.026v，而PN結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)絡構成的通路。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結的結電壓與熱力學溫度T關系測量。beU當PN結通過恒定小電流（通常電流I＝1000μA），由半導體理論可