实验报告---半导体PN结的物理特性及弱电流测量.doc

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2、午实验教室：5102-1指导教师：【实验名称】PN结物理特性综合实验【实验目的】1.在室温时，测量PN结电流与电压关系，证明此关系符合波耳兹曼分布规律2.在不同温度条件下，测量玻尔兹曼常数3.学习用运算放大器组成电流-电压变换器测量弱电流4.测量PN结电压与温度关系，求出该PN结温度传感器的灵敏度5.计算在0K温度时，半导体硅材料的近似禁带宽度【实验仪器】半导体PN结的物理特性实验仪资产编号：××××，型号：×××（必须填写）【实募耪昭山男胎刽谢琳薯亚牌矿夜及浴燕奇霜恤懦唱柔引致采炬勃苇锭膳琢肉刚僵橇侮惠既镶濒机惩瑟忍终真巩稿啮媒鼠五俗氯狭酵辫长含搏镇矗愧怒磷泽稿谷访惜沙僳杆涛帛履颐倦捂歼崩殖

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5、器组成电流-电压变换器测量弱电流4.测量PN结电压与温度关系，求出该PN结温度传感器的灵敏度5.计算在0K温度时，半导体硅材料的近似禁带宽度【实验仪器】半导体PN结的物理特性实验仪资产编号：××××，型号：×××（必须填写）【实验原理】1．PN结的伏安特性及玻尔兹曼常数测量PN结的正向电流-电压关系满足：(1)当时,(1)式括号内-1项完全可以忽略，于是有：(2)也即PN结正向电流随正向电压按指数规律变化。若测得PN结关系值，则利用(1)式可以求出。在测得温度后，就可以得到，把电子电量作为已知值代入，即可求得玻尔兹曼常数。实验线路如图1所示。图1　PN结扩散电源与结电压关系测量线路图2、弱电流

6、测量图2　电流－电压变换器LF356是一个高输入阻抗集成运算放大器，用它组成电流-电压变换器(弱电流放大器),如图2所示。其中虚线框内电阻为电流-电压变换器等效输入阻抗。运算放大器的输入电压为：(3)式(3)中为输入电压，为运算放大器的开环电压增益，即图2中电阻时的电压增益（称反馈电阻）。因而有：(4)由（4）式可得电流-电压变换器等效输入阻抗为(5)由(3)式和(4)式可得电流-电压变换器输入电流与输出电压之间的关系式，即：(6)只要测得输出电压和已知值，即可求得值。3、PN结的结电压与热力学温度关系测量。当PN结通过恒定小电流（通常），由半导体理论可得与的近似关系：(7)式中为PN结温度传

7、感器灵敏度。由可求出温度0时半导体材料的近似禁带宽度。硅材料的约为1.20。【实验内容】（一）关系测定，并进行曲线拟合计算玻尔兹曼常数（）1、在室温情况下，测量三极管发射极与基极之间电压和相应电压。的值约从至范围，每隔测一相应电压的数据，至达到饱和(变化较小或基本不变)。在记录数据开始和结束时都要记录下变压器油的温度，取温度平均值。2、改变干井恒温器温度，待PN结与油温一致时，重复测量和的关系数据