PN结正向压降温度特性的研究·· (2).docVIP免费

实验报告19系04级姓名王承乐日期05.11.8台号1号台评分实验题目:PN结正向压降温度特性的研究实验目的: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。实验原理:理想PN结的正向电流SI和压降FV存在如下近似关系)exp(kTqVIIFSF（1）其中q为电子电荷；k为波尔兹曼常数；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(exp[kTqVCTIgrS（2）其中C是与结面积、掺质浓度等有关的常数；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11)0(nrFgFVVInTqkTTIcInqkVV（3）其中rnFgInTqKTVTIcInqkVV11)0(这就是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（4）按理想的线性温度影响，应取如下形式：)(111TTTVVVFFF理想（5）TVF1等于1T温度时的TVF值。由（3）式可得rqkTVVTVFgF111)0(（6）所以rTTqkTTVVVTTrqkTVVVVFggFgF1111111)0()0(理想（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rFTTLnqkTTTrqkVV)(11理想（8）设，，取,由（8）式可得，而相应的FV的改变量约，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-50℃—150℃)。如果温度低于或高于上述范围时，由于杂质电离因子减小或本征载流子迅速增加；关系将产生新的非线性，这一现象说明的特性还随PN结的材料而异，对于宽带材料（如GaAs）的PN结，其高温端的线性区则宽；而材料杂质电离能小（如Insb）的PN结，则低温端的线性范围宽，对于给定的PN结，即使在杂...