PN结正向压降与温度(完结版)VIP免费

1 PN结 正 向 压 降 与温度关系的研究和应用 （实验报告） 姓名 张艳平 学号 ********** 2 PN结 正 向 压 降 与温度关系的研究和应用 一、实验目的 1.了解 PN 结正向压降随温度变化的基本关系式。 2.在恒流供电条件下，测绘 PN 结正向压降随温度变化曲线，并由此确定其灵敏度和被测 PN 结材料的禁带宽度。 3.学习用 PN 结测温的方法。 二、实验原理 理想 PN 结的正向电流FI和压降FV存在如下近似关系式。 )/ex p (kTqVIIFSF  (1) 其中q为电子电荷；K为玻尔兹曼常数；T为绝对温度；SI为反向饱和电流，它是一个和PN结材料的禁带宽度以及温度等有关的系数，可以证明： )/)0(ex p (kTqVCTIgrs (2) 其中C是与结面积、掺杂浓度等有关的常数；r也是常数)0(gV为绝对零度时PN结材料的导带底和价带顶的电势差。 将（2）式代入（1）式，两边取对数可得 rFgFTqkTTIcqkVVln)ln()0( (3) =11nVV 其中 TIcqkVVFg)ln()0(1， rnTqkTVln1 3 方程 （3） 就是 PN 结正向压降作为电流和温度函数的表达式， 它是PN结温度传感器的基本方程。令FI＝常数，则正向压降只随温度而变化，但是在方程（3）中，除线性项1V外还包含非线性项1nV。下面来分析一下1nV项所引起的线性误差。 设温度由1T变为 T 时，正向电压由1FV变为 FV ，由（3）式可得： rFggFTTqkTTTVVVV)ln(])0([)0(111 （4） 按理想的线性温度响应，FV应取如下形式 )(T111TTVVVFF理想 （5）T1FV等于1T温度时的TFV值。 由（3）式可得 ： rqkTVVVFgF111)0(T （6） 所以 )](V)0([V11F1F1TTrqkTVVg理想 )(]V)0([)0(11F1TTrqkTTVVgg （7） 由理想线性温度响应（7）式和实际响应（4）式相比较，可得实际响应对线性的理论偏差为 rTTqkTTTrqkV)ln()(V11F理想 （8） 设1T＝30OK，T＝31OK，取r＝*4.3， 由（8）式可得△＝0.048mV ;而相应的FV的改变量约 20mV ,相比之下误差甚小。不过当温度变化范围增大时, FV温度响应的非线性误差将有所递增，这主要由于 r 因子所致。 综上所述，在恒流供电条件下，PN 结的FV 对 T 的依赖关系取决于线性项1V ，即正向压降几乎随温度升高而线性下降，这就是 PN 结测温的依据。必须指出，上述结论仅适用于杂质全部电离，本征激发可以忽略的温度区间（对于通常的硅二极管来说，温度范围约CC0015...