PN结正向特性的研究.pptx

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1、一、实验目的一、实验目的1.了解PN结正向压降随温度变化的规律2.测量恒流条件下，PN结正向压降随温度变化的曲线3.确定PN结的灵敏度和被测PN结材料的禁带宽度第1页/共15页二、实验仪器二、实验仪器温控仪恒温电炉PN结实验仪第2页/共15页价带（Valence band）：与价电子能级相对应的能带称为价带。导带(conduct band)：价带以上能量最低的允许带称为导带。禁带(band gap)：导带与价带之间的不存在薛定谔方程本征解得能量区间称为禁带。三、相关概念三、相关概念第3页/共15页 PN结：导电载流子为空穴的P型半导体在与多数载流子是电子的N型半导体“接触”后，由于电子和空穴密

2、度差的存在，将使电子自N区向P区扩散，空穴自P区向N区扩散，结果在交界处形成电荷区，这就是PN结。+-势垒区势垒区NP内电场内电场第4页/共15页三、实验原理三、实验原理PN结温度传感器的基本方程其中线性项非线性项第5页/共15页三、实验原理三、实验原理PN结温度传感器的基本方程对给定的PN结材料，如果正向电流恒定不变，在允许的温度变化区间内，PN结的正向电压与温度成线性关系，即正向电压随温度的升高而线性下降，即,因此，只要测出正向电压的大小，就可得知这时候的温度，这就是PN结测温的依据。第6页/共15页三、实验原理三、实验原理PN结温度传感器灵敏度为PN结温度传感器灵敏度 VF=VF(0)-

3、St第7页/共15页三、实验原理三、实验原理PN结材料禁带宽度PN结材料的禁带宽度Eg(0)定义为电子的电量q与热力学温度0K时PN结材料的导带底和价带顶的电势差Vg(0)的乘积。当t=0时，VF=VF(0)，有所以第8页/共15页四、实验步骤四、实验步骤1、在同一恒定正向电流条件下，测绘PN结正向压降随温度的变化曲线，确定其灵敏度，估算被测PN结材料的禁带宽度；选择合适的正向电流IF=60A，记下室温t及正向电压VF。(*降温测量组：正向电流60A,记下初始温度t及正向电压VF)第9页/共15页四、实验步骤四、实验步骤 2、将温度传感器实验装置上的“加热电流”开关置“开”位置，根据目标温度，

4、选择合适的加热电流，在实验时间允许的情况下，加热电流可以取得小一点，如之间。3、加热炉内温度开始升高，开始记录对应的VF和T于表2。第10页/共15页五、数据记录五、数据记录表表1同一同一IF下，正向电压与温度的关系下，正向电压与温度的关系IF=60A（每隔（每隔5度记录一个数据）度记录一个数据）注意：在整个实验过程中，注意：在整个实验过程中，正向电流正向电流IF应并保持不应并保持不变变。设定的温度不宜过高，必须控制在。设定的温度不宜过高，必须控制在120以内。以内。序号序号12345678T/3035404550556065VF/V序号序号910111213141516T/707580859

5、0VF/V第11页/共15页五、数据记录五、数据记录记录降温过程的同学，IF=60 A,关闭加热电流，打开散热风扇序号序号12345678T/10095908580757065VF/V序号序号910111213141516T/6055504540VF/V第12页/共15页六、数据处理六、数据处理1.根根据据表表1绘绘制制VF-T曲曲线线.（可可采采用用excel软软件件绘绘图图）2.由由VF-T曲曲线线求求得得PN结结正正向向压压降降随随温温度度变变化化的的灵灵敏敏度度3.将将实实验验所所得得禁禁带带宽宽度度Eg(0)=qVg(0)=eV，与与公公认认值值Eg(0)=1.21eV比比较较，并并求求其其相相对对误误差差。第13页/共15页相关物理量相关物理量VF-PN结正向电压IF-PN结正向电流Vg(0)-在热力学温度为0K时，PN结材料的导带底和价带顶之间的电势差。C-PN结与某些特性相关的常数K-玻尔兹曼常数-在一定条件下的特定常数Q-电子电量第14页/共15页感谢您的观看！第15页/共15页