半导体热电特性实验报告

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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划半导体热电特性实验报告　　半导体热电特性实验　　【实验目的】　　测量半导体pn结电压---温度的对应关系。　　【实验原理】　　pn结构成的二极管和三极管的伏安特性对温度有很大的依赖性，利用这一特点可以制造pn结温度传感器和晶体管温度传感器。本实验用的测温元件为二极管温度传感器，二极管的正向电流I、电压U满足下式：　　I?Is(eqU/kT?1)其中：q为电子电荷；k为玻尔兹曼常数；T为绝对温度；Is为反向饱和电流

2、，可以证明：　　Is?CTrexp(?qUkT0)其中：C是与结面积、杂质浓度等有关的常数；r也是常数；U0为绝对零度时pn结材料的导带底和价带顶间的电势差，以下各式中I均指二极管的正向电流。　　将式代入式。由于e　　U?U0?(kTqlnC　　I)?kT　　qlnTrqU/Kt??1，两边取对数得：其中kT　　qlnTr相对甚小，可以忽略。因此式可以写为：　　U?U0??T其中???k目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适应公司

3、新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　qlnC　　I　　根据式，可以通过测量不同温度时二极管两端的正向电压得到需要测量的温度，这就是pn结传感器的测温原理。　　【仪器介绍和使用】　　本实验所用装置由三部分组成：主控仪器箱；样品池；其中样品池由绝热材料密封，升温由黄铜载体内发热体提供热量，降温采用两级：一级为冷风，二级为BiTe系半导体制冷。这样，当需要低于室温时，两级同时工作。而由高温回到室温时则由冷风使其快速冷却。采用黄铜做载体是因为其热导率高、热容适中。

4、加热和冷却功率均可调节。仪器可实时观测到样品导电能力随温度的变化。　　【操作步骤】　　[1]检查连接线无误后打开仪器电源开关。　　[2]按“设置”按键，显示屏显示0010STAR，代表设置开始温度，通过“＋”、“－”按键修改要设定的初始温度。再按“设置”按键，显示屏显示0080END，代表设置结束温度，通过“＋”、“－”按键修改要设定的结束温度。再按“设置”按键，显示屏显示0080SET，代表设置模式，可不做设置。再按“设置”按键显示屏显示当前样品池的温度和样品的电压值。目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到

5、安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　[3]按“运行”按键，仪器进入测量工作后会首先自动调整温度到初始温度，然后再加热、测量，当达到结束温度时自动停机。因此，我们在仪器达到初始温度后开始测量，完成表1所给出温度节点的电压值。　　[4]关闭仪器电源，整理试验结果。　　【实验数据及后处理】　　测量半导体pn结的电压－温度对应关系，完成表1，并根据试验数据作图，然后猜想电压－温度

6、二者关系的数学模型，拟合得到二者之间的关系。　　表1温度-电压表　　图1电压－温度曲线及拟合关系式　　实验名称：半导体热电特性综合实验　　姓名　　学号班级　　教室第一实验楼609　　月日节　　桌号　　实验日期20年　　石家庄铁道大学物理实验中心第1页共5页　　三、实验原理　　1半导体热敏电阻的热电特性目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素

7、质的培训计划　　半导体材料的热电特性：其热电特性非常显著，因此，常用作温度传感器的材料。一般而言，在较大的温度范围内，半导体都具有负的电阻温度系数。半导体的导电机制比较复杂，起电输运作用的载流子为电子或空穴。载流子的浓度受温度的影响很大，因此半导体的电阻率受温度影响也很大。随着温度的升高，热激发的载流子数量增加，导致电阻率减小，因此呈现负的温度系数的关系。但是实际应用的半导体，往往通过搀杂工艺来提高半导体的性质，这些杂质原子的激发，同样对半导体的电输运性能产生很大的影响。同时在半导体中还存在晶格散射、电离杂质散射等多种散射

8、机制存在，因此半导体具有非常复杂的电阻温度关系，往往不能用一些简单的函数概括，但在某些温度区间，其电阻温度关系可以用经验公式来概括，如本实验中用的半导体热敏电阻，它的阻值与温度关系近似满足下式：　　R?R0e　　11B(?)TT0　　式中R0为T0时的电阻，R是温度为T时的电阻，T为绝对温度，B为温度系