PN结物理特性.ppt
上传人:天马****23 上传时间:2024-09-11 格式:PPT 页数:16 大小:3.5MB 金币:10 举报 版权申诉
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1.实验目的2.实验原理3.实验内容4.实验数据处理5.总结和收获1.实验目的(1)测量半导体PN结电流与电压的关系(2)测定PN结温度传感器的灵敏度和玻耳兹曼常数2.实验原理PN结(PNjunction)。采用不同的掺杂工艺,通过扩散作用,将P型半导体与N型半导体制作在同一块半导体(通常是硅或锗)基片上,在它们的交界面就形成空间电荷区称PN结。PN结具有单向导电性。P是positive的缩写,N是negative的缩写,表明正荷子与负荷子起作用的特点。一块单晶半导体中,一部分掺有受主杂质是P型半导体,另一部分掺有施主杂质是N型半导体时,P型半导体和N型半导体的交界面附近的过渡区称为PN结。PN结有同质结和异质结两种。用同一种半导体材料制成的PN结叫同质结,由禁带宽度不同的两种半导体材料制成的PN结叫异质结。(1)PN伏安特性及玻耳兹曼常数测量本实验采用硅三极管接成共基极线路,因为此时集电极与基极短接,集电极电流中仅仅是扩散电流。复合电流主要在基极出现,测量集电极电流时,将不包括它。本实验中选取性能良好的硅三极管(TIP31型),实验中又处于较低的正向偏置,这样表面电流影响也完全可以忽略。3.实验步骤(3).改变干井恒温器温度,待PN结与油温湿度一致时,重复测量U1和U2的关系数据,并与室温测得的结果进行比较。(4).曲线拟合求经验公式:运用最小二乘法,将实验数据分别代入线性回归、指数回归、乘幂回归这三种常用的基本函数(它们是物理学中最常用的基本函数),然后求出衡量各回归程序好坏的标准差δ。对已测得的U1和U2各对数据,以U1为自变量,U2作因变量,分别代入:(a)线性函数U2=aU1+b;(b)乘幂函数U2=aU1b;(c)指数函数。求出各函数相应的a和b值,得出三种函数式,究竟哪一种函数符合物理规律必须用标准差来检验。办法是:把实验测得的各个自变量U1分别代入三个基本函数,得到相应因变量的预期值U2*,并由此求出各函数拟合的标准差.(5).计算/常数,将电子的电量作为标准差代入,求出玻尔兹曼常数并与公认值进行比较。二、关系测定,求PN结温度传感器灵敏度S,计算硅材料0K时近似禁带宽度值。1.通过调节电路中电源电压,使上电阻两端电压保持不变,即电流I=100μA。同时用电桥测量铂电阻的电阻值,通过查铂电阻值与温度关系表,可得恒温器的实际湿度。从室温开始每隔5℃-10℃测一定值(即V1)与温度(℃)关系,求得关系。(至少测6点以上数据)2.用最小二乘法对关系进行直线拟合,求出PN结测温灵敏度S及近似求得温度为0K时硅材料禁带宽度.4.实验数据处理线性回归乘幂回归指数回归拟合实验所得结果2.用ORANGE对数据进行直线拟合得:(1)斜率,即传感器灵敏度S=-0.00172mV/K(2)截距=1.1169V(0K温度)(3)相关系数r=0.98235(4)禁带宽度=1.1169电子伏特,将此结果与硅在0K温度时禁带宽度公认值=1.205eV相比较。6.总结和收获谢谢观看!