半导体PN结的物理特性及弱电流测量实验.pdf
版权申诉
5星 · 超过95%的资源 197 浏览量
2022-06-01
08:17:09
上传
评论
收藏 878KB PDF 举报 
半导体 PN 结的物理特性及弱电流测量实验
【实验目的】
1．在室温时，测量 PN 结电流与电压关系，证明此关系符合指数分布规律。
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 结电压与温度的关系,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.
【实验原理】
1． 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:
I I
0
exp( eU / kT ) 1
（1)
式中
I
是通过 PN 结的正向电流，
I
0
是反向饱和电流，在温度恒定是为常数，
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（300K)时，
kT / e
≈0。026
v
,而 PN 结正向压降
约为十分之几伏，则
exp(eU / kT )
〉〉1,(1）式括号内－1 项完全可以忽略，于是有:
I I
0
exp( eU / kT )
（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
I—U
关系值，则利用（1)式可以求出
e / kT
.在测得温度
T
后，就可以得到
e / k
常数，把电子电量作为已知值代入，即可求得玻尔兹曼
常数
k
。
在实际测量中,二极管的正向
I—U
关系虽然能较好满足指数关系，但求得的常数
k
往往偏小.
这是因为通过二极管电流不只是扩散电流,还有其它电流。一般它包括三个部分:1）扩散电流,它严
格遵循(2）式；2)耗尽层符合电流，它正比于
exp(eU / 2kT )
;3）表面电流，它是由硅和二氧化硅
界面中杂质引起的，其值正比于
exp(eU / mkT )
,一般
m
〉2.因此，为了验证(2）式及求出准确的
e
/
k
常数，不宜采用硅二极管,而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
- 0 -
剩余14页未读，继续阅读
资源评论
给猫金币！喵！2023-12-15资源内容总结的很到位，内容详实，很受用，学到了~
