PN结正向压降与温度关系的研究和应用

一、    实验简介：

众所周知，常用于温度的传感器有热电偶，测度电阻器和热敏电阻，红外测温仪等。其中，PN结温度传感器具有灵敏度高，线性好，响应快易于集成化等，其他传感器无法比拟的优点，工作温度范围一般在－50℃～150℃灵敏度可达100MV/℃。而本实验PN结只有2.2MV/℃左右。

二、                    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结测温度的方法。

三、                    实验原理：

人们将高价元素（例如：P）掺杂到硅材料中，由于磷元素多电子，使材料主要以电子导电称P型半导体，将三价的硼元素掺杂到硅材料中使材料中出现大量空穴称N型半导体材料。将P型材料同N型材料粘合在一起由于电子和空穴的扩散复合形成PN结。

PN结正向压降作为电流和温度函数的表达式：

  其中：V_g（0）――绝对零度时PN结材料的导带底和价带顶的电势差。

q――电子的电荷。

K――玻尔兹曼常数。

T――绝对温度。

I_f――PN结中正向电流。

――常数。

V_F中非线性项较小，（低温下）可忽略工其影响，而认为在恒流供电条件下PN结的V_F对T的依赖关系取决线性项，即正向压降几乎随温度     升高而线性下降，这就是PN结测温依据。

四、            实验装置：

实验系统由样品架和测试仪两部分组成。

五、            实验方法和内容：

1.                  实验系统检查与连接。

A、          取下样品室的筒套，查待测PN结管和测温元件应分别放在铜座的左右两侧圆孔内，其管脚不与容器接触，然后拧紧筒套。

B、           控温电流开关应放在“关”的位置，此时加热指示灯不亮，接上加热电源线和信号传输线。

2.                  V_F（TR）的测量和调零

开启测试仪电源预热数分钟后，将“测量选择”拔到I_F由“I_F调节”使I_F＝50微安。将“测量选择”拔到V_F记下V_F值，再将“测量选择”拔置△V由“△V调零”使△V＝0

3.                  测定△V－T曲线：

开启加热电源，按△V每改变10毫伏读取一组△V，T。这样可以减小误差。

4.                  求被测PN结正向压降随温度变化的曲线的灵敏度S mv/℃(作出△V－T曲线，其斜率就是S

5.                  估算被测PN结材料硅的禁带宽度E_S（0）＝QV_g(0)电子伏

⊿T＝－273.2K结果与E_S＝1.21电子伏作比较，求误差。

6.                  数据记录：

实验起始温度T_S＝       ℃

工作电流I_F＝      ∪A

起始温度为T_S时的正向压降V_F＝     MV

六、            注意事项与预习：

A：注意事项：1.控温电流不应开始放的过大，应慢慢的加大电流，且不应将电流值加过0.5A。

2.        “I_F调节”与“⊿V调零”确定后，在整个实验过程中不要再次调节。

B：预习思考题：

1.                  PN结正向压降与温度的关系？

2.                  测量时I_F＝ ？⊿V＝？

3.                  测量时记录的温度为K氏温度还是摄氏温度？

4.                  实验加温时应注意些什么？

七、    实验报告的要求：

1.                  实验题目

2.                  实验仪器

3.                  实验原理

4.                  实验装置图与原理分析

5.                  实验方法与内容

6.                  实验的数据分析（作图、求灵敏度、禁带宽度）

八、        附：

98021200实验数据分析

T_S＝31.9℃

I_F＝50微安

V_F＝ 606MV    

 

第二篇：PN结加正向电压时

PN结加正向电压时，空间电荷区将 。

正确答案：

A. 变窄

稳压管的稳压区是其工作在 。

正确答案： C. 反向击穿

当晶体管工作在放大区时，发射结电压和集电结电压应为 。

所选答案： 正确答案：

B. 前者正偏、后者反偏 B. 前者正偏、后者反偏

在本征半导体中加入 元素可形成N型半导体。

所选答案： 正确答案：

在本征半导体中加入 元素可形成P型半导体。

所选答案： 正确答案：

当温度升高时，二极管的反向饱和电流将 。

所选答案： 正确答案：

工作在放大区的某三极管，如果当IB从12μA增大到22μA时，IC从1mA变为2mA，那么它的β约为 。

所选答案： 正确答案：

C. 100 A. 增大 C. 三价 A. 五价 A. 五价

C. 三价

A. 增大

C. 100

当场效应管的漏极直流电流ID从2mA变为4mA时，它的低频跨导gm将 。

所选答案： 正确答案：

A. 增大

B. 不变

只有电路既放大电流又放大电压，才称其有放大作用。

所选答案： 错 正确答案： 错

电路中各电量的交流成份是交流信号源提供的。

所选答案： 错 正确答案： 错

由于放大的对象是变化量，所以当输入信号为直流信号时，任何放

大电路的输出都毫无变化.

所选答案： 错 正确答案： 错

放大电路必须加上合适的直流电源才能正常工作。

所选答案： 对 正确答案： 对

只要是共射放大电路，输出电压的底部失真都是饱和失真。

所选答案： 错 正确答案： 错

放大电路中输出的电流和电压都是由有源元件提供的

所选答案： 错 正确答案： 错

可以说任何放大电路都有功率放大作用。

所选答案： 对 正确答案： 对

选择正确答案填入空内。

（1）测试放大电路输出电压幅值与相位的变化，可以得到它的频率响应，条件是 。

所选答案：

正确答案： A 输入电压幅值不变，改变频率 A 输入电压幅值不变，改变频率

（2）放大电路在低频信号作用时放大倍数数值下降的原因是 。

所选答案：

正确答案：

反馈： 很好 A.耦合电容和旁路电容的存在 A.耦合电容和旁路电容的存在

（3）当信号频率等于放大电路的fL 或fH时，放大倍数的值约下降到中频

时的 。

所选答案：

正确答案： B.0.7倍 B.0.7倍

一、选择合适的答案，填入空内。只需填入A、B或C。

（1）功率放大电路的最大输出功率是在输入电压为正弦波时，输出基本不失真情况下，负载上可能获得的最大 。

A．交流功率 B．直流功率 C．平均功率

所选答案：

正确答案：

（2）功率放大电路的转换效率是指 。

所选答案：

正确答案：

反馈： 很好 A。交流功率 A。交流功率 B．最大输出功率与电源提供的平均功率之比 B．最大输出功率与电源提供的平均功率之比

（3）在OCL乙类功放电路中，若最大输出功率为1W，则电路中功放管的集电极最大功

耗约为 。

所选答案：

正确答案： C．0.2W C．0.2W

集成运放的输入级采用差分放大电路是因为可以 。

所选答案：

正确答案： A. 减小温漂 A. 减小温漂

为增大电压放大倍数，集成运放的中间级多采用 。

所选答案：

正确答案： A. 共射放大电路 A. 共射放大电路

通用型集成运放适用于放大 。

所选答案：

正确答案： B. 低频信号 B. 低频信号 反馈： 很好！

集成运放电路采用直接耦合方式是因为 。

所选答案：

正确答案： C. 集成工艺难于制造大容量电容 C. 集成工艺难于制造大容量电容 反馈： 很好！

集成运放制造工艺使得同类半导体管的 。

所选答案：

正确答案： C. 参数一致性好 C. 参数一致性好

若放大电路的放大倍数为负，则引入的反馈一定是负反馈。

所选答案： 错

正确答案： 错

反馈： 很好

若放大电路引入负反馈，则负载电阻变化时，输出电压基本不变。

所选答案： 对

正确答案： 对

判断下列说法是否正确，用“√”或“×”表示判断结果。

（1）只要集成运放引入正反馈，就一定工作在非线性区吗？

所选答案： 错

正确答案： 错

反馈： OK

（2）当集成运放工作在非线性区时，输出电压不是高电平，就是低电平。（ ）

所选答案： 对

正确答案： 对

反馈： OK

（3）一般情况下，在电压比较器中，集成运放不是工作在开环状态，就是仅仅 引入了正反馈。（ ）

所选答案： 对

正确答案： 对

反馈： OK

（4）如果一个滞回比较器的两个阈值电压和一个窗口比较器的相同，那么当它 们的输入电压相同时，它们的输出电压波形也相同。（ ）

所选答案： 错

正确答案： 错

反馈： OK

（5）在输入电压从足够低逐渐增大到足够高的过程中，单限比较器和滞回比较 器的输出电压均只跃变一次。（ ）

所选答案： 对

正确答案： 对

反馈： OK

（6）单限比较器比滞回比较器抗干扰能力强，而滞回比较器比单限比较器灵敏度高。（ ）

所选答案： 错

正确答案： 错

反馈： OK

现有电路如下：

A． RC桥式正弦波振荡电路

B． LC正弦波振荡电路

C． 石英晶体正弦波振荡电路

选择合适答案填入空内，只需填入A、B或C。

（1）制作频率为20Hz～20kHz的音频信号发生电路，应选用 。

所选答案：

正确答案：

反馈： 很好 A A

（2）制作频率为2 MHz～20MHz的接收机的本机振荡器，应选用 。

所选答案：

正确答案：

反馈： 很好 B B

（3）制作频率非常稳定的测试用信号源，应选用 。

所选答案：

正确答案： C C

一、选择合适答案填入空内。

（1）整流的目的是 。

A. 将交流变为直流 B. 将高频变为低频

C. 将正弦波变为方波

所选答案：

正确答案：

反馈： 很好 A A

（2）在单相桥式整流电路中，若有一只整流管接反，则 。

A. 输出电压约为2UD B. 变为半波直流

C. 整流管将因电流过大而烧坏

所选答案：

正确答案：

反馈： 很好 C C

（3）直流稳压电源中滤波电路的目的是 。

A. 将交流变为直流 B. 将高频变为低频

C. 将交、直流混合量中的交流成分滤掉

所选答案：

正确答案：

反馈： 很好 C C

（4）滤波电路应选用 。

A.A. 高通滤波电路 B. 低通滤波电路 C. 带通滤波电路

所选答案：

正确答案： B B

一、 现有电路：

A. 反相比例运算电路 B. 同相比例运算电路

C. 积分运算电路 D. 微分运算电路

E. 加法运算电路 F. 乘方运算电路

选择一个合适的答案填入空内。

（1）欲将正弦波电压移相＋90O，应选用 。

（2）欲将正弦波电压转换成二倍频电压，应选用 。

（3）欲将正弦波电压叠加上一个直流量，应选用 。

（4）欲实现Au＝－100的放大电路，应选用 。

（5）欲将方波电压转换成三角波电压，应选用 。

（6）欲将方波电压转换成尖顶波波电压，应选用 。

所选答案： C F E A C D

正确答案： C F E A C D

反馈： 很好

二、填空：

（1）为了避免50Hz电网电压的干扰进入放大器，应选用滤波电路。

（2）已知输入信号的频率为10kHz～12kHz，为了防止干扰信号的混入，应选用 滤波电路 。

（3）为了获得输入电压中的低频信号，应选用 滤波电路 。

（4）为了使滤波电路的输出电阻足够小，保证负载电阻变化时滤波特性不变，应选用 滤波电路 。

所选答案： 带阻 带通 低通 高通

正确答案： 带阻 带通 低通 高通

反馈： 很好