实验题目：PN结正向电压温度特性的研究

实验目的：了解PN结正向压降随温度变化的基本关系式。在恒流供电条件下，测绘PN结正向压降随温度变化曲线，并由此确定其灵敏度和被测PN结材料的禁带宽度。学习用PN结测温的方法。

实验原理：（见预习报告）

实验数据及处理：

实验起始温度；工作电流；

起始温度TS为时的正向压降

实验测得数据如表一所示：

表一：实验测得数据

由表一数据，以为横坐标、温度T为纵坐标，利用Origin作图如下：

从图中可读取如下数据：

1. 升温情况：

斜率k=-2.302±0.004

灵敏度

所以有：

禁带宽度为

因此，相对误差为

2. 降温情况：

斜率k=-2.276±0.003

灵敏度

所以有

禁带宽度为

因此，相对误差为

实验小结及建议：

本实验是一个比较精确的实验，引起误差的主要因素有如下述：仪器方面，仪器显示的温度与实际温度有所偏差，而且温度变化越快，偏差越大；读数方面，由于同一个ΔV对应多个T的值，读数的标准也会影响结果；

从本次实验的结果来看，一方面，两条直线的相关系数分别为0.99995和0.99998，线性较好；而且降温部分线性好过升温部分，这是因为加热升温时由于升温较快仪器示数有一定的滞后导致读数出现偏差，而降温时速度相对较慢仪器示数叫准确；另一方面，实验测得升、降温时相对误差均为4.96%，仪器方面和读数方面的影响都可能是造成偏差的原因，而且用来计算相对误差的标准值只给出了小数点后两位，计算时对数值的约舍也会对结果造成影响；总的来说，实验结果基本让人满意，在现有实验条件下，实验比较准确。

小建议：建议在实验中，可以在升温时先升得慢点，等温度稍高时，可以加热快些，这是因为VF-T曲线的线性高温端优于低温端（对于给定的PN结，其线性度亦随温度的高低而有所不同，是非线性项Vn1引起的，由Vn1对T的二阶导数的变化与T成反比，所以VF-T的线性度在高温端优于低温端。），同理，在降温时，一开始降温较快，后来降温较慢，不应该人为施加影响，而且如果到最后温度难以到达最低点，则最低点数据不可靠，不如舍去。

思考题：

1. 测VF（0）或VF（TR）的目的何在？为什么实验要求测∆V—T曲线而不是VF—T曲线？

答：

测量VF（0）或VF（TR），便于进行调零，实现∆V=0，并且能根据VF（0）或VF（TR）求得Vg（0）,进而求出Eg（0）；

测量∆V—T曲线而不是VF—T曲线，因为∆V—T曲线的斜率就是灵敏度S，而且调零后∆V=0，便于取点，便于数据处理；

2. 测∆V—T曲线为何按∆V的变化读取T，而不是按自变量T取∆V？

答：

T比ΔV变化更加灵敏，同一个ΔV从开始到结束对应T的一个区间，按∆V的变化读取T便于确定读数的标准，也可以减小误差，甚至可以说若是按自变量T取∆V，必然造成读数错误而非仅仅是误差较大。

PN结正向电压温度特性的研究