大物實(shí)驗(yàn)2二級(jí)pn結(jié)19系04日期05 118臺(tái)號(hào)1評(píng)分

19系04級(jí)日期05.11.8臺(tái)號(hào)1號(hào)臺(tái)評(píng)實(shí)驗(yàn)題目 PN結(jié)正向壓降溫度特性的研PN度和被測(cè)PN結(jié)材料的禁帶寬度。PN理想PNIS和壓降VFIF

exp(qVF

它是一個(gè)和PN結(jié)材料的禁帶寬度以及溫度等有關(guān)的系數(shù)，可以證明 CTrexp[qVg

其中C是與結(jié)面積、摻質(zhì)濃度等有關(guān)的常數(shù)；r也是常數(shù)；Vg(0為絕對(duì)零度時(shí)PN結(jié)材料的導(dǎo)帶底和價(jià)帶頂?shù)碾妱?shì)差。 c VFVg(0)qIn

TF

q

V1

cFV1Vg(0)qIn F

KTInTrq這就是PNPNI

常數(shù)向壓降只隨溫度而變化但是在方（3）中，除線性項(xiàng)V1外還包含非線性項(xiàng)，

設(shè)溫度由T1變?yōu)門時(shí)，正向電壓由VF1變?yōu)閂F，由（3）

T F V(0)V(0)V F

按理想的線性溫度影響，VF

VF1(TT

F理VF1等于T溫度時(shí)的

Vg(0)VF1k

VF1

T 理 F1

q

1 krTT T 1

理

設(shè)T1300K，T310K，取r3.4,由（8）式可得0.048mV，而相應(yīng)的VF的改變量約20mV，相比之下誤差甚小。不過當(dāng)溫度變化范圍增大時(shí)，VF溫度響應(yīng)的非線性誤差將有所遞增，這主要由于r因子所致。PN結(jié)的VF對(duì)T的依賴關(guān)系取決于線性項(xiàng)1，即正向壓降幾乎隨溫度升高而線性下降，這就是PN結(jié)測(cè)溫的依據(jù)。必須上述結(jié)論僅適用于雜質(zhì)全部電離、本征激發(fā)可以忽略的溫度區(qū)間(對(duì)于通常的硅℃℃VFTVFT的特性還隨PN（如a）的PN（如InsbPNPNV1V1對(duì)ddT的二階導(dǎo)數(shù) dT

1可知dVn1的變化與T成反比，所以

TPN（4）式可知，IFbe（結(jié)分別在不流IF1，IF2下工作，由此獲得兩者電壓之差（VF1-VF2）與溫 kTInI F

IF結(jié)相F非線性誤差來自Tr項(xiàng)，利用函數(shù)發(fā)生器，使I比例于絕對(duì)溫度的r次方，則VFT的線性理論誤差為0，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論值頗為一致，其精度可達(dá)F

圖所示，其中A為樣品室，是一個(gè)可卸的筒狀金屬容器，筒蓋內(nèi)設(shè)橡皮0圈蓋與筒套具相應(yīng)的螺紋可使用兩者旋緊保持密封，待測(cè)PN結(jié)樣管（采用3DG6晶體管的基極與集電極件（AD590）B過兩旁空芯細(xì)管與頂部插座P1H支座下，其發(fā)熱部位埋在銅座B的中心柱體內(nèi)，加熱電源的進(jìn)線由中心管上方的插孔P2引入，P2和引線（高溫導(dǎo)線）與容器絕緣，容器為電源負(fù)端，通過插件P1的線與測(cè)試PN基準(zhǔn)電源和顯示等單元組成。恒流源有兩組，其中一組提供IF，電流輸出范圍為0-1000μA連續(xù)可調(diào)，另一組用于加熱，其控溫電流為0.1-1A，分為十檔，逐檔遞增或減0.1A，基準(zhǔn)電源亦分兩組，一組用于補(bǔ)償被測(cè)PN結(jié)在0℃或室溫VF（TRAD5901mV/°k150℃412位的LED（AD5900℃時(shí)的輸出電壓）的基準(zhǔn)電壓，其目的是將上述的絕對(duì)溫為-55—150mV。便可采用量程為±200.0mV31/2LED測(cè)量。另一組量程為±1000mV31/2LEDIF，VF和?V，DSPNRSIF的取樣電阻；開關(guān)k中R、P測(cè)IF；P、D測(cè)VF；S、P測(cè)?V。1.VFIFIFIF50AK撥到VF，記下VFK置于VV調(diào)零”使V0測(cè)定VTV和T每改變10mV立即一組V、TPNS（mVC。作VT曲線，其S。PNEg(0qVg(0電子伏。根據(jù)（6）Vg

(0)VF(0)T

(273.2)ST273.2KEg(0與公認(rèn)值Eg(0)1.21eV比較，求其誤差。實(shí)驗(yàn)起始溫度TS

起始溫度為TS時(shí)的正向壓降VF(TS)控溫電流VVF(T)VF(TS)/T/T(273.2T)/------------------VVF(T)VF(TS)/T/T(273.2T)/------------------0----------

Y=A+B* - SVg

(0)VF(0)T

(273.2)ST

)S

620(2.03981)(256.4)1143.0073mVEg(0)qVg(0)0.067eV相對(duì)誤差0--------- Y=A+B* - SVV(0)VF(0)

mV

131.5818.1138.4Eg(0)qVg(0)0.071eV相對(duì)誤差測(cè)Vg(0或VF(TS的目的何在？為什么實(shí)驗(yàn)要求測(cè)VT曲線而不是VF測(cè)量VF(TS)是為以此為初始值，在此基礎(chǔ)上改變V，從而由

T F V(0)V(0)V F

可知V與T呈線性關(guān)