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成都信息工程学院

物理实验报告

姓名： 石朝阳 专业： 班级： 学号：

6KdMcTLJ9gb5E2RGbCAP 实验日期： 2009-9-15下午 实验教室： 5102-1 指导教师：

6KdMcTLJ9gp1EanqFDPw 【实验名称】 PN结物理特性综合实验 【实验目的】

1. 在室温时，测量PN结电流与电压关系，证明此关系符合波耳兹曼分布规律 2. 在不同温度条件下，测量玻尔兹曼常数

3. 学习用运算放大器组成电流-电压变换器测量弱电流

4. 测量PN结电压与温度关系，求出该PN结温度传感器的灵敏度 5. 计算在0K温度时，半导体硅材料的近似禁带宽度 【实验仪器】

半导体PN结的物理特性实验仪 资产编号：××××，型号：×××<必须填写） 【实验原理】

1．PN结的伏安特性及玻尔兹曼常数测量 PN结的正向电流-电压关系满足：

(1>

当

时,(1>式括号内-1项完全可以忽略，于是有：

(2>

也即PN结正向电流随正向电压按指数规律变化.若测得PN结.在测得温度

后，就可以得到

，把电子电量

关系值，则利用(1>式可以求出

作为已知值代入，即可求得玻尔兹曼常数.

实验线路如图1所示.6KdMcTLJ9gDXDiTa9E3d 1 / 7

1MeTIP31b723+15V6TIP31bce1.5V100ΩV1c-+LF35648765-15VV2LF3561234图1 PN结扩散电源与结电压关系测量线路

2、弱电流测量

LF356是一个高输入阻抗集成运算放大器，用它组成电流-电压变换器(弱电流放大器>,如图2所示.其中虚线框内电阻

为电流-电压变换器等效输入阻抗.6KdMcTLJ9gRTCrpUDGiT Rf-+IsKoU0IsZrUi图2 电流－电压变换器

运算放大器的输入电压为：

(3>

式(3>中<

为输入电压，为运算放大器的开环电压增益，即图2中电阻时的电压增益

称反馈电阻）.因而有：

(4>

由<4）式可得电流-电压变换器等效输入阻抗

为

(5>

由(3>式和(4>式可得电流-电压变换器输入电流与输出电压之间的关系式，即：

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(6>

只要测得输出电压3、PN结的结电压

和已知值，即可求得值.

与热力学温度关系测量.

），由半导体理论可得

与

的近似关系：

当PN结通过恒定小电流<通常

(7>

式中度

.硅材料的

为PN结温度传感器灵敏度.由约为1.20

.

可求出温度0

时半导体材料的近似禁带宽

【实验内容】

<一）

关系测定，并进行曲线拟合计算玻尔兹曼常数<

和相应电压达到饱和(

） .

的值约从

至

1、在室温情况下，测量三极管发射极与基极之间电压范围，每隔

测一相应电压

的数据，至

变化较小或基本不变>.在记录数

据开始和结束时都要记录下变压器油的温度，取温度平均值.6KdMcTLJ9g5PCzVD7HxA 2、改变干井恒温器温度，待PN结与油温一致时，重复测量果进行比较.

3、曲线拟合求经验公式：运用最小二乘法将实验数据代入指数函数和值.

4、玻尔兹曼常数.利用

，把电子电量作为已知值代入，求出并与玻尔兹曼常数公认

.求出相应的

和

的关系数据，并与室温测得的结

R1V1RTR2R43VV2RV2图3 图4

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