1、PN結(jié)正向壓降與溫度關(guān)系的研究和應(yīng)用一、 實驗簡介：眾所周知，常用于溫度的傳感器有熱電偶，測度電阻器和熱敏電阻，紅外測溫儀等。其中，PN結(jié)溫度傳感器具有靈敏度高，線性好，響應(yīng)快易于集成化等，其他傳感器無法比擬的優(yōu)點，工作溫度范圍一般在50150靈敏度可達(dá)100MV/。而本實驗PN結(jié)只有2.2MV/左右。二、 實驗?zāi)康模?.了解PN結(jié)正向壓降隨溫度變化的基本關(guān)系式。2在恒流條件下，測繪PN結(jié)正向壓降隨溫度變化曲線并由此確定其靈敏度和被測PN結(jié)材料的禁帶寬度。3.學(xué)習(xí)用PN結(jié)測溫度的方法。三、 實驗原理：人們將高價元素（例如：P）摻雜到硅材料中，由于磷元素多電子，使材料主要以電子導(dǎo)電稱P型半導(dǎo)體，

2、將三價的硼元素?fù)诫s到硅材料中使材料中出現(xiàn)大量空穴稱N型半導(dǎo)體材料。將P型材料同N型材料粘合在一起由于電子和空穴的擴(kuò)散復(fù)合形成PN結(jié)。PN結(jié)正向壓降作為電流和溫度函數(shù)的表達(dá)式：其中：Vg（0）絕對零度時PN結(jié)材料的導(dǎo)帶底和價帶頂?shù)碾妱莶睢電子的電荷。K玻爾茲曼常數(shù)。T絕對溫度。IfPN結(jié)中正向電流。常數(shù)。VF中非線性項較小，（低溫下）可忽略工其影響，而認(rèn)為在恒流供電條件下PN結(jié)的VF對T的依賴關(guān)系取決線性項，即正向壓降幾乎隨溫度升高而線性下降，這就是PN結(jié)測溫依據(jù)。四、 實驗裝置：實驗系統(tǒng)由樣品架和測試儀兩部分組成。五、 實驗方法和內(nèi)容：1. 實驗系統(tǒng)檢查與連接。A、 取下樣品室的筒套，查待測

3、PN結(jié)管和測溫元件應(yīng)分別放在銅座的左右兩側(cè)圓孔內(nèi)，其管腳不與容器接觸，然后擰緊筒套。B、 控溫電流開關(guān)應(yīng)放在“關(guān)”的位置，此時加熱指示燈不亮，接上加熱電源線和信號傳輸線。2. VF（TR）的測量和調(diào)零開啟測試儀電源預(yù)熱數(shù)分鐘后，將“測量選擇”拔到IF由“IF調(diào)節(jié)”使IF50微安。將“測量選擇”拔到VF記下VF值，再將“測量選擇”拔置V由“V調(diào)零”使V03. 測定VT曲線：開啟加熱電源，按V每改變10毫伏讀取一組V，T。這樣可以減小誤差。4. 求被測PN結(jié)正向壓降隨溫度變化的曲線的靈敏度S mv/(作出VT曲線，其斜率就是S5. 估算被測PN結(jié)材料硅的禁帶寬度ES（0）QVg(0)電子伏T273

4、.2K結(jié)果與ES1.21電子伏作比較，求誤差。6. 數(shù)據(jù)記錄：實驗起始溫度TS 工作電流IF A起始溫度為TS時的正向壓降VF MV控溫電流AVVF（T）VF（TR）mvTT=273.2+TK-10-20-30-40-50-60-70-80-90-100-110-120六、 注意事項與預(yù)習(xí)：A：注意事項：1.控溫電流不應(yīng)開始放的過大，應(yīng)慢慢的加大電流，且不應(yīng)將電流值加過0.5A。2. “IF調(diào)節(jié)”與“V調(diào)零”確定后，在整個實驗過程中不要再次調(diào)節(jié)。B：預(yù)習(xí)思考題：1. PN結(jié)正向壓降與溫度的關(guān)系？2. 測量時IF ？V？3. 測量時記錄的溫度為K氏溫度還是攝氏溫度？4. 實驗加溫時應(yīng)注意些什么？七、 實驗報告的要求：1. 實驗題目2. 實驗儀器3. 實驗原理4. 實驗裝置圖與原理分析5. 實驗方法與內(nèi)容6. 實驗的數(shù)據(jù)分析（作圖、求靈敏度、禁帶寬度）八、 附：98021200實驗數(shù)據(jù)分析TS31.9IF50微安VF 606MV控溫電流AVVF（T）VF（TR）mvTT=273.2+TK0.1-1035.83090.1-2040.3313.50.2-3044.1317.30.