PN結(jié)正向壓降溫度特性的研究實(shí)驗(yàn)報(bào)告

百度文庫百度文庫-讓每個(gè)人平等地提升自我#用3DG6晶體管的基極與集電極短接作為正級(jí)，發(fā)射極作為負(fù)極，構(gòu)成一只二極管)和測溫元件(AD590)均置于銅座B上，其管腳通過高溫導(dǎo)線分別穿過兩旁空芯細(xì)管與頂部插座P］連接。加熱器H裝在中心管的支座下，其發(fā)熱部位埋在銅座B的中心柱體內(nèi)，加熱電源的進(jìn)線由中心管上方的插孔P2引入，P2和引線(高溫導(dǎo)線)與容器絕緣，容器為電源負(fù)端，通過插件P』勺專用線與測試儀機(jī)殼相連接地，并將被測PN結(jié)的溫度和電壓信號(hào)輸入測試儀。測試儀由恒流源、基準(zhǔn)電源和顯示等單元組成。恒流源有兩組，其中一組提供I,電流輸出范圍為OTOOOuA連續(xù)可調(diào)，另一組用于加熱，其控溫電流為F0.1-1A，分為十檔，逐檔遞增或減0.1A，基準(zhǔn)電源亦分兩組，一組用于補(bǔ)償被測PN結(jié)在0°C或室溫T時(shí)的正向壓降V(0)或V(T)，可通過設(shè)置在面板上的“AV調(diào)零”電位器實(shí)現(xiàn)AV=0,并滿足此RFFR時(shí)若升溫，AVvO；若降溫，則AV>0，以表明正向壓降隨溫度升高而下降。另一組基準(zhǔn)電源用于溫標(biāo)轉(zhuǎn)換和校準(zhǔn)，因本實(shí)驗(yàn)采用AD590溫度傳感器測溫，其輸出電壓以lmV/°k正比于絕對溫度，它的工作溫度范圍為218.2—423.2°k(即-55—150C)，相輸出電壓為218.2—423.2mV。要求配置412位的LED顯示器，為了簡化電路而又保持測量精度，設(shè)置了一組273.2mV(相當(dāng)于AD590在0C時(shí)的輸出電壓)的基準(zhǔn)電壓，其目的是將上述的絕對溫標(biāo)轉(zhuǎn)換成攝氏溫標(biāo)。則對應(yīng)于-55—150C的工作溫區(qū)內(nèi)，輸給顯示單元的電壓為-55—150mV。便可采用量程為土200.0mV的31/2位LED顯示器進(jìn)行溫度測量。另一組量程為±1000mV的31/2位LED顯示器用于測量I,V和AV，可通過“測量選擇”開關(guān)來實(shí)現(xiàn)。FF實(shí)驗(yàn)步驟：打開測試儀電源，將開關(guān)K撥到IF，由“IF調(diào)節(jié)”使IF=50卩A。將K撥到V卩，記下初始溫度T和對應(yīng)VF(0)的值。將K置于AV,由“AV調(diào)零”使AV=0。開啟加熱電源，逐步提高加熱電流，當(dāng)AV每改變10mV讀取一組AV、T,記錄18組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。關(guān)閉加熱電流，在降溫條件下重復(fù)上述操作，記錄數(shù)據(jù)。整理實(shí)驗(yàn)儀器。數(shù)據(jù)處理與誤差分析：實(shí)驗(yàn)測量數(shù)據(jù)如下：實(shí)驗(yàn)起始溫度T=26.0CS工作電流I=50uAF起始溫度為T時(shí)的正向壓降V(T)=609mVSFSAV/mv升溫過程TC降溫過程TC-1030.129.9-2034.134.2

-3038.638.3-4042.842.3-5047.146.5-6051.450.7-7055.654.9-8059.959.1-9064.163.4-10068.367.6-11072.471.9-12076.776.1-13080.980.4-14085.184.7-15089.289.0-16093.593.2-17097.797.4-180102.0102.0表一：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表利用ORINGIN,將升溫和降溫過程分別作圖:升溫過程AV-T曲線:

AV-T曲線■AB|CD1Equationy=a+b*x2Adj.R-Square0.999983ValueStandardError斗AIntercept61.379570.169825ASlope-23662800025圖像數(shù)據(jù)降溫過程AV-T曲線:

4020406000=0-120一-1&0-2001Q04020406000=0-120一-1&0-2001Q0ALinearFitofAAV-T曲線AB|CD1Equationy=a+b*x2AdjR-Square0.999943ValueStandardError4AIntercept60.083340.30692SASlope-2.362470.00443圖像數(shù)據(jù)由上圖數(shù)據(jù)可知：升溫時(shí)AV—T曲線的斜率為-2.36628,其誤差為0.0025，而相關(guān)系數(shù)為0.99998降溫時(shí)AV—T曲線的斜率為-2.36247,其誤差為0.00443，而相關(guān)系數(shù)為0.99994兩次所作圖像的相關(guān)系數(shù)都非常接近1，說明數(shù)據(jù)較好。在升溫過程中PN結(jié)正向壓降隨溫度變化的靈敏度S=-2.36628±0.0025mV/°C禁帶寬度E(T)=V=V(T)+S-AT=〔0.609+(—2.36628)x(—273.2)/1000]V=1.255VgSgvFS與公認(rèn)值1.21比較有

AE(T5SIE(T)-E(T)1AE(T5SgSSE(T)S在降溫過程中PN結(jié)正向壓降隨溫度變化的靈敏度S=-2.36247±0.00443mV/°C禁帶寬度E(T)=V=V(T)+SAT二[0.609+(-2.36247)x(-273.2)/1000]V=1..254VgSgvFSAE(T5S|E(TAE(T5S|E(T)-E(T)|gSS-E(T)SI1.254-1.21I121=3.6%誤差分析：升溫和降溫過程得到的靈敏度、禁帶寬度很接近，但由于實(shí)驗(yàn)過程中溫度變化比較快，不能準(zhǔn)確記錄溫度使得禁帶寬度與公認(rèn)值差距較大，同時(shí)溫度的測量精度比較低也增大了誤差。思考題：測V(0)或V(T)的目的何在？為什么實(shí)驗(yàn)要求測AV—T曲線而不是V—T曲線。FFRF答：測量V(0)或V(T)是為了能根據(jù)公式計(jì)算出在相應(yīng)溫度下的禁帶寬度。F