PN结正向伏安特性与温度的研究.ppt

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1、PN结正向伏安特性随温度变化及玻尔兹曼常数测定实验设计廖艺光黄宝亢杨晓良杨家欣指导老师:研究现状与目的研究现状：《大学物理实验》现有的实验项目：（1）一定温度下PN结的伏安特性。（2）PN结正向电压降随温度的变化。研究目的：利用现有的仪器开发两个与LED专业有关的实验（1）PN结伏安特性随温度变化的规律（2）玻尔兹曼常数的测定实验原理根据半导体理论，PN结的正向电流与电压满足肖克莱（Shockley)方程正向电流正向电压某一温度下的反向饱和电流电子电量热力学温度玻尔兹曼常数典型硅二极管的伏安特性曲线1、测出某一温度下正向电流

2、与电压即可得伏安特性曲线，改变温度，则可绘制出伏安特性随温度变化的曲线；2、在某一温度下，Is是个定值，由此可以通过If和Vf的测量数据拟合出上述指数曲线，从而可得到玻尔兹曼常数k。实验仪器与步骤把PN结（三极管3DG6的发射结）置于恒温室内；调节控温电流It，使温度达到某一恒定值；在此温度下，调节通过PN结的电流If，测量相应的正向电压降Vf，描绘出在此温度下的伏安特性曲线；改变温度，测绘不同温度下的伏安特性曲线。实验仪器：TH-J型PN结正向电压降温度特性测试仪实验步骤：实验结果与分析50℃-80℃每隔5℃，正向电流从

3、5uA-500uA下PN结正向电压变化的测量数据一、PN结伏安特性随温度变化数据处理及分析曲线特征：PN结的伏安特性曲线随温度升高而向左移。结论：同一温度下VA为非线性。同一电流下，电压随温度上升线性下降。同一电压下，电流随温度上升急剧增加。说明问题：在一定的工作电压下（大功率白光LED的工作电压约3.2V），由于LED芯片发热或外部温度的轻微上升，将会导致电流急剧增加，从而使LED的功耗增加，温升更快，造成恶性循环，LED很快烧毁。实验结果与分析对于一个理想的PN结，正向电流与电压有：利用Excel对测得的和数据做指数拟合，可得曲线

4、方程为二、玻尔兹曼常数测定数据处理及分析因此上式可表示为：其中所以实验结果与分析室温(24.7℃)下，测得PN结正向电流与对应的正向电压数据如下利用EXCEL进行指数函数拟合曲线及参数如下：实验结果与分析由图可知：理论值相对误差实验结果与分析创新与局限创新点：在没有恒温设备的条件下，利用现有的简单仪器，实现了PN结的伏安特性随温度变化的定性测量。利用EXCEL的指数函数拟合功能在常温下实现了玻尔兹曼常数的测定，并取得了较为准确的实验结果。局限性：实验通过人工调节控温，恒温精度不够。由于实验仪器较为新旧不

5、一（2001年起购），离散性较大，不同仪器测量的结果存在较大的差异。本实验为通过多台仪器实验后的最佳结果。实验采用的样品是带金属外壳的三极管，仪器显示的温度与内部PN结的结温有一定的偏差，应考虑封装材料的热阻。Tobecontinued