PN结特性和玻尔兹曼常数测定

PN 结特性和玻尔兹曼常数测定1、实验目的1. 在同一温度下，正向电压随正向电流的变化关系，绘制伏安特性曲线；2. 在不同温度下，测量玻尔兹曼常数；3.恒定正向电流条件下，测绘 PN 结正向压降随温度的变化曲线，计算灵敏度,估算被测 PN 结材料的禁带宽度2、实验仪器1. FB302A 型 PN结特性研究与玻尔兹曼常数测定仪2. 温度传感器 PT1003.PN-II 型 PN 结综合实验仪3.实验原理3.1.PN 结伏安特性与玻尔兹曼常数测定由半导体物理学可知，pN 结的正向电流-电压关系满足：(、I=IekT-10\丿(1)式(1)中 I 是通过 PN 结的正向电流，I 是不随电压变化的常数，T 是热力学温度，0e 是电子的电量，U 为 PN结正向电压降。由于在常温(T 沁 300K)时，kT/eu0.026V,而 PN 结正向电压下降约为十分之几伏，则 ekT?1，于是有:eUbI=Ie 节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 I-U 关系值,则利用(1)式可以求出 e/kT。在测得温度后，就可以得到常数，把电子电量作为已知值代入，就可以求得玻尔兹曼常数，测得的玻尔兹曼精确值为 k=1.381x1023J•K-i。为了精确测量玻尔兹曼常数。不用常规的加正向压降测正向微电流的方法，而是采用 InA：1mA 范围的可变精密微电流源，能避免测量微电流不稳定，又能准确地测量正向压降。3.2. 弱电流测量以前常用光点反射式检流计测量 10-6A：10-11A 量级 PN扩散电流，但该仪器有许多不足之处且易损坏。本仪器没有采用高输入阻抗运算放大器组成电流-电压变换器(弱电流放大器)测量弱电流信号，温漂大、读数困难等。为了更精确地测量玻尔兹曼常数，而设计了一个能恒流输出 1nA：1mA 范围的精密微电流源。解决了在测量中很多不稳定因素，能准确地测量正向压降。3.3. PN 结的结电压 Ube与热力学温度 T 关系测量PN结通过恒定小电流(通常电流 I=1000 卩 A)，由半导体物理可知 U 和 T 近be似关系：U 二 ST+U...(3)bego式(3)中 S~—2.3mVoC 为 PN 结温度传感器灵敏度。由 U 可求出温度 OK 时半导体go材料的近似禁带宽度 E=qU。硅材料的 E 约为 1.20eV。gogogo4、实验内容与主要步骤1. 实验系统检查与连接：(1) NPN三极管的 be 极短路，be 极构成一个 PN结，并用长导线连接测量仪，可方便插入加热器。(2) 用七芯插头导线连接测试仪器与加热器。“加热功率”开关置“断”位置，在连接插头时，应先对准插头与插座的凹凸定位标记，即可插入。带有...