PN 结正向压降与温度关系的讨论实验报告班级：材物 41 姓名:禇雨婷 学号：2140906001一、 实验目的 （1）了解 PN 结正向压降随温度变化的基本关系，测定 PN 结特性曲线及玻尔兹曼常数; （2）测绘 PN 结正向压降随温度变化的关系曲线,确定其灵敏度及 PN 结材料的禁带宽度; (3）学会用 PN 结测量温度的一般方法。二、实验仪器SQ—J 型 PN 结特性测试仪，三极管（3DG6)，测温元件,样品支架等.三 、实验原理1．PN 结特性及玻尔兹曼常数 k 的测量：由半导体物理学中有关 PN 结的讨论可以得出 PN 结的正向电流与正向电压满足以下关系 =（exp—1) ⑴式中 e 为电子电荷量、k 为玻尔兹曼常数，T 为热力学温度，为反向饱和电流，它是一个与 PN 结材料禁带宽度及温度等因素有关的系数，是不随电压变化的常数。由于在常温（300K)下，kT/q=0。026,而 PN 结的正向压降一般为零点几伏，所以exp》，1 上式括号内的第二项可以忽略不计，于是有 ⑵这就是 PN 结正向电流与正向电压按指数规律变化的关系,若测得半导体 PN 结的关系值，则可利用上式以求出 e/kT。在测得温度 T 后,就可得到 e/k 常数,将电子电量代入即可求得玻尔兹曼常数 k。在实际测量中，二极管的正向关系虽能较好满足指数关系,但求得的 k值往往偏小，这是因为二极管正向电流中不仅含有扩散电流,还含有其它电流成份。如耗尽层复合电流。、表面电流等.在实验中，采纳硅三极管来代替硅二极管，复合电流主要在基极出现,三极管接成共基极线路(集电极与基极短接),集电极电流中不包含复合电流。若选取性能良好的硅三极管，使它处于较低的正向偏置状态,则表面电流的影响可忽略。此时集电极电流与发射极—基极电压满足⑵式，可验证该式，求出准确的 e/k 常数.2．PN 结材料禁带宽度的测量：由物理学知，PN 结材料禁带宽度是绝对零度时 PN 结材料的导带底和价带顶间的电势差有如下关系 ⑶⑶ 式中，r 是常数,C 是与结面积、掺杂浓度等有关的参数，将⑶式代⑴式后两边取对数得 ⑷其中 ⑷ 式即为 PN 结正向压降、正向电流和温度间的函数关系，它是 PN 结温度传感器工作的基本方程。若保持正向电流恒定即常数，则正向压降只随温度变化，显然，⑷式中除线性项外还含有非线性项,但可以证明当温度变化范围不大时（对硅二极管来说，温度范围在—50℃-150℃)引起的误差可忽略不记。因此在恒流供电条件下，PN 结的正向压降对环境温度 T 的依赖关系...
