半导体PN结的物理特性
实验目的与要求
1、学会用运算放大器组成电流-电压变换器的方法测量弱电流。
2、研究PN结的正向电流与电压之间的关系。
3、学习通过实验数据处理求得经验公式的方法。
实验原理
PN 结的物理特性测量
由半导体物理学中有关 PN 结的研究,可以得出 PN 结的正向电流 一 电压关系满足
(1)
式中I是通过 PN 结的正向电流, I0 是不随电压变化的常数, T 是热力学温度, e 是电子的电荷量, U 为 PN 结正向压降. 由于在常温(300 K)下,KT/e =0,026 V,而 PN 结正向压降约为十分之几伏,则 eeU/kT>>l,(1)式括号内 -1 项完全可以忽略,于是有
(2)
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(2)式可以求出 e/kT. 在测得温度 T 后,就可以得到 e/k 常数,然后将电子电量作为已知值代入,即可求得玻尔兹曼常数k。
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半导体PN结物理特性实验智能化数据处理系数的制作
(1)测量半导体PN结电流与电压关系。
(2)测定PN结温度传感器的灵敏度和玻尔兹曼常数。
PN结伏安特性及玻尔兹曼常数测量由半导体物理学可知,PN结的正向电流—电压关系满足:
(13.1)
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(1)测量室温条件下半导体PN结电流与电压关系。
(2)通过不同温度条件下的PN结电流和电压的关系,计算波尔兹曼常数。
(3)测定PN结温度传感器的灵敏度。
(4)计算0K温度时,半导体材料的近似禁带宽度。
PN结伏安特性及玻尔兹曼常数测量由半导体物理学可知,PN结的正向电流—电压关系满足:
(13.1)
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半导体PN结的物理特性数据处理
数据记录:
室温:28.0℃ θ1=28.0℃ θ2=28.0℃
表1
℃
数据处理:
1. 按U2=BU1+A处理
表2
第2、和第1列数据的相关系数γ=0.844996;斜率B=54.03297;截距A=–18.3031。拟合方程为:
U2=54.03297U1-18.3031 (1)
根据(1)式计算出表2中的第3列U2的期望值U20;再根据(U2-U20)2算出表2中第4列数据,第4列数据的总和为:
Σ(U2-U20)2=26.60278 (2)
根据表2第1、2列数据作图如图1所示。从U1和U2的相关系数和图中数据点的分布和线性趋势线的走向均可看出,U1和U2并不相关,因此采用线性相拟合并不好。
2. 按U2=BU12+A进行拟合
表3
表3第2、和第3列数据的相关系数γ=0.8675393;斜率B=73.881948;截距A=–8.550421。拟合方程为:
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半导体PN结的物理特性
简介:半导体PN结的物理特性是物理学和电子学的重要基础内容之一,它在实践中有着广泛的应用,如各种晶体管、太阳能电池、半导体制冷、半导体激光器、发光二极管都是由半导体PN结组成。本实验主要研究的两个问题是:
(1) 测量PN结扩散电流与电压的关系;
(2) 研究PN结电压与热力学温度的关系。
一、 实验目的
(1) 了解用运算放大器测量弱电流的原理和方法;
(2) 测量PN结结电压与电流关系,证明此关系符合指数分布规律,用作图法求玻尔兹曼常数;
(3) 测量PN结结电压与温度的关系,求出PN结温度传感器的灵敏度;
(4) 计算在绝对零度时,半导体材料的禁带宽度。
二、 实验仪器:FD-PN-4 PN结物理特性实验仪
三、 实验原理
1.PN结伏安特性及玻尔兹曼常数的测量
半导体在常温下PN结电压与电流有如下指数关系:
(1)
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半导体PN结的物理特性测量
实验目的
(1) 了解用运算放大器测量弱电流的原理和方法。
(2) 测量PN结结电压与电流关系,证明此关系符合指数分布规律,用作图法求玻尔兹曼常数。
实验仪器
PN结物理特性实验仪
实验原理
1.PN结
介于导体与绝缘体之间的物质叫半导体,在半导体中只有一种载流子导电,只有电子(负电荷)导电的半导体叫N型半导体,只有空穴(正电荷)导电的半导体叫P型半导体。以一定的工艺制成的P型半导体和N型半导体相邻的交接处,由于自由扩散形成的结叫PN结。
三极管制造工艺的特点:发射极高掺杂浓度;基极很薄几微米到十几微米,减小复合电流;集电极低掺杂浓度,面积较大,有利于接收电子。发射结正向偏置,集电结反向偏置。
2.PN结伏安特性及玻尔兹曼常数的测量
半导体在常温下PN结电压与电流有如下指数关系:
(1)
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