Pn结与二极管的实验讲义

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1、Pn结与二极管的实验指导—、实验题目：Pn结与二极管二、实验目的：1、对半导体二极管的伏安特性有一些感性认识，测绘二极管伏安特性曲线；2、了解Pn结正向压降随温度变化的基本关系，了解Pn结测温原理；测绘Pn结正向压降随温度变化的曲线。三、实验原理：1、晶体二极管的导电特性品体二极管无论加上正向电压或者反向电压，当电压小于一定数值时只能通过很小的电流，只冇电压大于一定数值时，才冇较大的电流出现，相应的电压可以称为导通电压。止向导通电压小(错管约0.3V,硅管约().5V)，反向导通电压(又称“击穿电压”，“耐压”)相差很大(儿伏到儿百伏)。当外加电压大于导通电压时，电流按指数规律迅速增大，此时,

2、欧姆定律对二极管不成立。在这次实验屮，就是要用伏安法测绘品体二极管的正向、反向导电特性曲线。测量电路如下：开始时处f5()00Q位—I限流电阻箱｝电源幺JIV(b)mA表内接图1二极管正向伏安特性测量线路(a)mA表外接(a)mA表外接电源约IV(b)mA表内接图2二极管反向伏安特性测量线路2、Pn结正向压降随温度变化的变化。Pn结温度传感器相对于其他温度传感器说，具有灵敏度高、线性好、热响应快、易于实现集成化等优点。Pn结温度传感器的原理如下：kBkPn结正向压降(*)是正向电流&)和温度⑺的函数：=V(0)-(-In—)7-一lnTre片e其中，w是电子电荷，鸟是波尔兹曼常数，B是与结面积

3、、掺杂浓度有关与温度无关的常数，厂是常数(“3.4),:T是绝对温度，冬(0)是绝对零度时Pn结材料的导带底和价带顶的电势差。kBk上式中有两项,线性项：VL=V(O)-(-ln—)7,非线性项:%=-—lnTreIre可以证明，在恒流供电情况下，当温度较高（室温）时，Pn结的W对7的依赖关系取决于线性项匕，即Pn结正向压降随温度升高而线性下降，这就是Pn结测温原理。四、实验仪器：1、仪器记录电阻元件V-A特性实验仪；Pn结正向压降特性实验仪；加热测温装置。2、仪器使用实验注意事项：（一）、电阻元件V・A特性实验仪的使川：（1）、在测量中电流不得大于2niA.（二）、Pn结正向压降特性实验仪的

4、使用：（1）、仪器的连线较多，芯线较细，所以要注意使用，不可用力过猛。（2）、除加热线无极性区别外，其余都冇极性区别，连接时不要接反。特别注意，加热线绝对不要接错位置，否则一定会损毁仪器的。（3）、加热装置温度不要超过100°C,长期过热使用，会造成连接线老化。（4）、使用完毕后切断电源。五、实验内容和步骤：.1、测定正向特性曲线依照图I,正确连接线路后，打开电源开关，将电源电压调至最小，逐步减小限流电阻，直到毫安表显示1.9999mA为止，记下相应的电流和电压。然后调节电源或限流电阻，将电压表最后一位读数调成0,记录电压，电流。以后按每降低0.010V测一次数据，直到伏特表的读数为0.550

5、（）V为止。正向电流不用修正。2、测定反向特性曲线依照图2,正确连接线路后，接通线路开关，将电源电压调至最大，逐步减小限流电阻,直到毫安表显示1.9999mA为止，记下相应的电流和电压。然后调节电源电压或者限流电阻,在将电流调节为1.8006,1.6006,1.4006mA的情况下，记录相应的电压；其中0.0006mA为伏特计的电流，记录电流时应该白行减去。3、测绘Pn结正向压降随温度变化的曲线。（1）加热装置上共有两组连接线，侧向引出一组线，是加热线，共有两根芯线，与Pn结正向压降特性实验仪面板上的（加热电流输出端了）“12”端了相连（可以不计正负）;特别注意，加热线绝对不要接错位置，否则一

6、定会损毁仪器的。另一组从顶部引出，共六根芯线；其中两根（有一根是黄色）白成一组，是测温信号线，黄色为正，黑色为负，与面板的“5”（温度传感器输入端子）端子的正负相连（正负不能接错）；另外四根和“8”（Pn结导通电流齐输出端了），“9”（Pn结电压输入端了）端了的正负相连（红正黑负正负不能接错）。（2）将控温电流旋机旋到最小位置，打开测量仪的电源，记录室温“；（3）按下“S”键,将％调到50微安;按卜•键，记录％，按下“△▼”键,将△V调到零。（4）将加热电流调到350mA,观测的变化，每改变10mv读取一组△#、了值，肓至温度达到1（）O°C为止。Pn结正向压降实验仪面板:3、图中：1、5、8

7、、Pn结温度测量显示；2、温度传感器输入端子；6、Pn结导通电流厶输出端了Pn结厶K,%Z测量显示Pn结导通电流厶调节旋钮；9>Pn结电压输入端子；10、AV>7、加热电流显示△$调零旋钮：以厶显示选择开关11、加热电流调节旋钮；12、加热电流输出端子六、数据记录:1、二极管的正向特性表格1端电压V/VZ/mA（外接）//mA（内接）端电压V/V//mA（外接）//mA（内接）端电压V/V//mA