半导体pn结的物理特性 PN结物理特性实验.doc

半导体pn结的物理特性 PN结物理特性实验 导读：就爱阅读网友为您分享以下“PN结物理特性实验”的资讯，希望对您有所帮助，感谢您对92的支持! 半导体PN结电流-电压关系及测量玻尔兹曼常数 目的：探索PN结电流与电压关系，测量玻尔兹曼常数。 1、在室温时，测量PN结电流与电压关系。 2、测出玻尔兹曼常数。 3、学习用运算放大器组成电流-电压变换器测量弱电流。 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=I0[exp(eU/kT)-1] (1) 式(1)中I是通过PN结的正向电流，I0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≈0.026v ，而PN结正向压降约为十分之几伏，则exp(eU/kT)gt;gt;1,(1)式括号内-1项完全可以忽略，于是有： I=I0exp(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Si和SiO2界面中杂质引起的，其值正比于exp(eU/mkT),一般mgt;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可以忽略，所以此时集电极电流与结电压将满足(2)式。实验线路如图3所示。1M TIP31 b723+15V6TIP31100Ω1.5V V1ec+LF3564-15VV2 LF356 1234