PN结实验
pn结正向特性实验报告
pn结正向特性实验报告PN结正向特性实验报告引言：PN结是半导体器件中最基本的结构之一，具有广泛的应用。
本实验旨在通过实验验证PN结的正向特性，并探讨其相关理论。
一、实验目的：1. 验证PN结的正向电流-电压特性。
2. 探究PN结正向特性与温度的关系。
二、实验原理：PN结是由P型半导体和N型半导体材料组成的结构，其中P型半导体为电子亏损型材料，N型半导体为电子富余型材料。
在PN结中，P区域被称为阳极，N区域被称为阴极。
当PN结正向偏置时，即阳极接正电压，阴极接负电压，电子从N区域向P区域扩散，空穴从P区域向N区域扩散。
这种扩散过程导致PN结两侧电荷分布不均，形成电场。
电子和空穴在电场的作用下向相反方向运动，形成电流。
三、实验步骤：1. 准备实验所需材料：PN结二极管、电源、万用表等。
2. 搭建实验电路：将PN结二极管连接到电源的正极，将万用表连接到二极管的阳极和阴极。
3. 调节电源电压，记录不同电压下的电流值。
4. 将实验温度逐渐升高，重复步骤3。
四、实验结果与分析：实验数据如下表所示：电压（V）电流（mA）0.2 0.010.4 0.030.6 0.050.8 0.071.0 0.10从实验数据可以看出，当电压增大时，电流也随之增大。
这符合PN结正向特性的基本规律。
根据理论知识，当PN结正向偏置时，电流与电压之间存在指数关系。
即电流随电压呈指数增长。
这是因为随着电压的增大，电子和空穴的扩散速度增加，导致电流增大。
此外，实验还发现PN结的正向特性与温度密切相关。
随着温度的升高，PN结的电流-电压特性曲线整体上会右移。
这是因为温度升高会增加载流子的热运动，使得电子和空穴更容易穿过PN结，从而导致电流增大。
五、实验结论：通过本实验，我们验证了PN结的正向电流-电压特性，并探究了其与温度的关系。
实验结果表明，PN结的电流随电压呈指数增长，且随着温度的升高，整体上会右移。
六、实验总结：本实验通过实际测量验证了PN结的正向特性，并深入探讨了其与温度的关系。
pn结的原理应用实验报告
pn结的原理应用实验报告实验目的了解pn结的原理和应用，并通过实验验证其工作原理。
实验器材•pn结二极管•直流电源•万用表•电烙铁•集成电路引线实验步骤1.将pn结二极管连接到实验电路中：–将pn结二极管的阳极连接到电源的正极，阴极连接到电源的负极。
–将万用表的一个探头连接到pn结二极管的阳极，另一个探头连接到pn结二极管的阴极。
2.打开直流电源，调整电压为适当的数值。
3.观察万用表的读数，记录下pn结二极管的正向电压和反向电压。
实验结果根据实验步骤所得数据，记录如下： - 正向电压：0.5 V - 反向电压：-10 V实验分析根据实验结果可知，当给予pn结二极管适当的正向电压时，电流就可以通过二极管。
而当给予二极管逆向电压时，非常小的电流也会通过。
这说明了pn结二极管的特性：正向导通，反向截止。
根据pn结二极管的工作原理，我们可以将其应用于很多电子器件中。
例如，我们可以将这种正向导通、反向截止的特性用于整流电路，将交流电转化为直流电。
此外，pn结二极管还可以被用作电压稳压器件、发光二极管等。
实验总结通过本次实验，我深入了解了pn结二极管的工作原理和应用。
我学会了如何连接和测量pn结二极管的电压，并通过实验结果验证了其特性，即正向导通、反向截止。
这对我的电子电路设计和实际应用有很大的帮助。
通过本次实验，我还了解到了pn结二极管在电子器件中的重要应用，例如整流电路、电压稳压器件等。
这些应用让我看到了pn结二极管在现代电子技术中的广泛应用前景。
总之，本次实验使我对pn结二极管有了更深入的理解，同时也为我未来的学习和研究打下了坚实的基础。
通过实验，我发现理论知识和实践经验相互结合，能够更好地提升我的能力和技巧。
参考资料无。
PN结特性试验报告
PN结正向电压温度特性研究五、实验内容与步骤1．测量PN 结正向伏安特性曲线。
由式（4）可以看出，在温度不变的条件下，PN 结的正向电流IF与电压VF呈指数曲线关系，本实验要求绘出室温和t=40℃两条PN 结伏安曲线。
用坐标纸绘出相应曲线。
2．测量恒流条件下PN 结正向电压随温度变化的关系曲线。
本实验要求测出IF=50μA 条件下PN 结正向电压随温度变化曲线。
实验中每隔5℃测一个数据，直至加热到85℃。
要先记下室温时PN 结的电压V F值。
用坐标纸绘出相应曲线。
3．确定PN 结的测温灵敏度和被测PN 结材料的禁带宽度。
（1）以t 作横出坐标，V F作纵坐标，作t-VF曲线。
正确地采用两点式求斜律的方法，计算PN结温度传感器的灵敏度S六、实验数据与处理1、PN 结正向伏安特性曲线表一：注I=50μA时，U=483mV电压/V0.250.2750.30.3250.350.3750.40.4250.45室温电流/μA0.50.9 1.63 5.49.315.223.133.3 40度电流/μA 1.6 2.8 4.98.213.320.830.241.153.9绘制成曲线如下系列2为40度时的伏安特性曲线，系列一为室温（25.1度）时的伏安特性曲线由计算机进行拟合可知，I-U满足指数关系的可信度很高。
2、恒流条件下PN结正向电压随温度变化的关系曲线。
表二注：I=50μA 室温25.1℃时U=483mV温度/℃40455055606570758085电压/mV443415406391373356344334319308计算机绘图如下：曲线拟合得U=-2.9t+551.1（mV）,相关系数R2=0.9902，可信度很高即灵敏度S=2.9mV/℃计算得V F(t0)=478.3mV由可以算出禁带宽度Eg（t0）=1.34eV与理论值1.21eV的相对误差为（1.34-1.21）/1.21*100%=11%七、误差分析1、测量U-T曲线时，升温过快导致调节电流不及时；2、温度计示数有一定延迟。
pn结实验报告
pn结实验报告引言：PN结是半导体器件中最基本的元件之一，具有非常重要的应用价值。
本实验通过构建PN结实验电路，对PN结的基本性质和特点进行了研究和测量。
本实验旨在加深对PN结原理的理解和掌握实验技巧，为日后的电子器件研究和应用打下基础。
实验目的：1. 掌握PN结的基本原理，理解其电学特性。
2. 利用实验测量方法，对PN结的伏安特性进行测量和分析。
3. 通过实验数据，验证PN结的基本性质和特点。
实验仪器：1. PN结实验台（包括电源、电压表和电流表等）2. 万用表3. 外接电容器4. 直流电压源5. 示波器实验步骤：1. 将PN结放置在实验台上，并按照电路图连接电源、电压表和电流表等。
2. 打开电源，调节电压源的输出电压，记录下伏安特性曲线的数据。
3. 将外接电容器连接在PN结两端，测量并记录当外加反向电压不同时PN结的电容。
实验结果与分析：通过实验测量得到PN结的伏安特性曲线，如图1所示。
从图中可以看出，当PN结处于正向偏置时，电流随电压的升高而线性增加；而当PN结处于反向偏置时，电流基本保持在很小的值。
这符合PN结的基本特性，即在正向偏置下，PN结失去正常的电阻特性，呈现出导通的状态；而在反向偏置下，PN结则具有很高的电阻，基本不导电。
在测量PN结电容时，实验得到的数据如表1所示。
可见，当外加反向电压较小时，PN结的电容较大；而当外加反向电压增大时，PN结的电容逐渐减小，并趋近于一个稳定值。
这是因为当反向电压较小时，电子会从N区域内部流向P区域，使得PN结变得较宽，从而增加了电容；而当反向电压增大时，电子难以穿透PN结，因此PN结的电容减小。
最终，PN结的电容趋于稳定值，不再随反向电压的变化而改变。
实验结论：通过本实验，我们可以得出以下结论：1. PN结在正向偏置下具有导电性，而在反向偏置下具有较高的电阻性。
2. PN结的导电性能与正向偏置电压呈线性关系。
3. PN结的电容随着反向电压的增大而减小，并趋于一个稳定值。
pn结的特性研究实验报告
pn结的特性研究实验报告一、实验目的本实验旨在深入研究 pn 结的特性，包括其电流电压特性、电容特性等，以加深对半导体物理中 pn 结基本原理和工作机制的理解。
二、实验原理1、 pn 结的形成当 p 型半导体和 n 型半导体紧密接触时，由于两边载流子浓度的差异，会发生扩散运动。
p 区的空穴向 n 区扩散，n 区的电子向 p 区扩散，在接触面附近形成空间电荷区，也就是 pn 结。
空间电荷区产生内建电场，阻止扩散运动的进一步进行，当扩散运动和漂移运动达到动态平衡时，pn 结形成。
2、 pn 结的电流电压特性根据半导体物理理论，pn 结的电流电压关系可以用肖克利方程来描述：＼ I ＝ I_0 （e^｛＼frac{qV}｛kT}｝ 1) ＼其中，＼（I\）是通过 pn 结的电流，＼（I_0\）是反向饱和电流，＼（q\）是电子电荷量，＼（V\）是施加在 pn 结上的电压，＼（k\）是玻尔兹曼常数，＼（T\）是绝对温度。
当施加正向电压时，电流随电压迅速增加；当施加反向电压时，在一定范围内，电流很小，几乎为零，当反向电压超过一定值（击穿电压）时，反向电流急剧增加。
3、 pn 结的电容特性pn 结的电容包括势垒电容和扩散电容。
势垒电容是由于空间电荷区的宽度随外加电压的变化而引起的电容效应；扩散电容是由于扩散区中少数载流子的积累和释放而产生的电容效应。
三、实验仪器与材料1、半导体特性测试仪2、待测 pn 结样品3、连接导线若干四、实验步骤1、连接实验仪器将半导体特性测试仪与待测 pn 结样品通过导线正确连接，确保连接牢固，接触良好。
2、测量电流电压特性设置半导体特性测试仪的工作模式为电流电压测量，逐步改变施加在 pn 结上的电压，从负向较大电压开始，逐渐增加到正向较大电压，记录相应的电流值。
3、测量电容电压特性将测试仪切换到电容电压测量模式，同样改变施加的电压，记录不同电压下的电容值。
4、重复测量为了提高测量的准确性，对上述测量过程进行多次重复，取平均值作为最终结果。
pn结的原理应用实验
pn结的原理应用实验实验目的了解和掌握pn结的原理，并通过实验验证其在半导体器件中的应用。
实验器材•P型硅片•N型硅片•导线•直流电源•多用电表•晶体管等相关器件实验步骤1.准备工作：将P型硅片、N型硅片、导线等实验器材准备齐全，并确保实验环境静电保护措施得当。
2.将P型硅片和N型硅片放在一起，并用导线将它们连接起来，形成一个pn结。
3.将多用电表的电流探头连接在pn结的正向端，将电压探头连接在pn结的反向端。
4.打开直流电源，设置合适的电流和电压值，观察电流和电压的变化。
5.通过改变电流和电压的值，记录下不同条件下的电流和电压数值。
6.将pn结连接到晶体管等相关器件上，观察器件的工作状态。
实验结果及分析根据实验记录和观察，我们可以得出以下结论： - 在正向偏置情况下，电流流过pn结会增加，而在反向偏置情况下，电流流过pn结会减少。
- 当反向电压增大到一定程度时，pn结会出现击穿现象。
- 在晶体管等器件中，pn结的正向工作区可以实现放大作用，而反向工作区则可以实现开关作用。
实验注意事项在进行实验过程中，需要注意以下事项： - 要保证实验环境的静电保护措施得当，以避免对实验结果的影响。
- 在调整电流和电压的值时，要谨慎操作，避免损坏实验器材和器件。
- 实验结束后，要及时关闭直流电源，避免安全事故的发生。
结论通过本次实验，我们深入了解了pn结的原理，并通过实验验证其在半导体器件中的应用。
通过观察实验结果，我们得出了一些结论，并对实验过程中需要注意的事项进行了总结。
这些理论和实践的结合，使我们对pn结有了更深入的认识，并为后续的学习和应用打下了基础。
PN结的物理特性—实验报告
半导体PN 结的物理特性实验报告姓名：陈晨 学号：12307110123 专业：物理学系 日期：2013年12月16日 一、引言半导体PN 结是电子技术中许多元件的物质基础具有广泛应用，因此半导体PN 结的伏安特性是半导体物理学的重要内容。
本实验利用运算放大器组成电流-电压变换器的方法精确测量弱电流，研究PN 结的正向电流I ，正向电压U ，温度T 之间的关系。
本实验桶过处理实验数据得到经验公式，验证了正向电流与正向电压的指数关系，正向电流与温度的指数关系以及正向电压与温度的线性关系，并由此与计算玻尔兹曼常数k 与0K 时材料的禁带宽度E ，加深了对半导体PN 节的理解。
二、实验原理 1、 PN 结的物理特性（1）PN 结的定义：若将一块半导体晶体一侧掺杂成P 型半导体，即有多余电子的半导体，另一侧掺杂成N 型半导体，即有多余空穴的半导体，则中间二者相连的接触面就称为PN 结。
（2）PN 结的正向伏安特性：根据半导体物理学的理论，一个理想PN 结的正向电流I 与正向电压U 之间存在关系 ①，其中I S 为反向饱和电流，k 为玻尔兹曼常数，T 为热力学温度，e 为电子电量。
在常温（T=300K ）下和实验所取电压U的范围内， 故①可化为 ②，两边取对数可得 。
（3）当温度T 不变时作lnI-U 图像并对其进行线性拟合，得到线性拟合方程的斜率为e/kT ，带入已知常数e 和T ，便得玻尔兹曼常数k 。
2、反向饱和电流I s（1）禁带宽度E ：在固体物理学中泛指半导体或是绝缘体的价带顶端至传导带底端的能量差距。
对一个本征半导体而言，其导电性与禁带宽度的大小有关，只有获得足够能量的电子才能从价带被激发，跨过禁带宽度跃迁至导带。
（2）根据半导体物理学的理论，理想PN 结的反向饱和电流Is 可以表示为③，代入②得 ，其中I 0为与结面积和掺杂浓度等有关的常数，γ取决于少数载流子迁移率对温度的关系，通常取γ=3.4，k 为玻尔兹曼常数，T 为热力学温度．E 为0K时材料的禁带宽度。
pn结的特性实验报告
pn结的特性实验报告PN结的特性实验报告引言：PN结是半导体器件中最基本的结构之一，它由P型半导体和N型半导体组成。
在本次实验中，我们将通过实验来研究PN结的特性，包括正向偏置、反向偏置和截止电压等。
通过实验数据的分析，我们可以更好地理解PN结的工作原理和特性。
实验方法：1. 实验仪器和材料：- P型硅片和N型硅片- 直流电源- 电压表- 电流表- 变阻器- 连接线等2. 实验步骤：1) 将P型硅片和N型硅片连接起来，形成一个PN结。
2) 将正极连接到P型硅片，负极连接到N型硅片，进行正向偏置实验。
3) 测量正向电流和正向电压的关系。
4) 将正极连接到N型硅片，负极连接到P型硅片，进行反向偏置实验。
5) 测量反向电流和反向电压的关系。
6) 根据实验数据分析PN结的特性。
实验结果和分析：1. 正向偏置实验：在正向偏置实验中，我们将电压从0V逐渐增加，并测量相应的电流。
实验数据显示，当电压低于PN结的截止电压时，电流非常小，接近于0。
随着电压的增加，电流迅速增加，符合指数增长的特性。
这是因为在正向偏置下，PN结的载流子被注入并迅速扩散，形成电流。
2. 反向偏置实验：在反向偏置实验中，我们将电压从0V逐渐减小，并测量相应的电流。
实验数据显示，当电压低于PN结的截止电压时，电流非常小，接近于0。
然而，当电压超过截止电压时，电流急剧增加。
这是因为在反向偏置下，PN结的耗尽层宽度增加，电流主要由漏电流组成。
3. 截止电压：通过实验数据的分析，我们可以得到PN结的截止电压。
在正向偏置实验中，当电流开始迅速增加时，我们可以得到PN结的截止电压。
同样，在反向偏置实验中，当电流开始急剧增加时，也可以得到PN结的截止电压。
通过多次实验得到的数据可以取平均值，提高结果的准确性。
结论：通过本次实验，我们成功研究了PN结的特性。
正向偏置下，PN结的电流随电压增加而指数增长；反向偏置下，PN结的电流在低于截止电压时非常小，但在超过截止电压后急剧增加。
【大学物理实验(含 数据+思考题)】PN结正向电压温度特性研究实验报告
PN 结正向电压温度特性研究一、实验目的（1）了解PN 结正向电压随温度变化的基本规律。
（2）在恒流供电条件下，测绘PN 结正向电压随温度变化的关系图线，并由此确定PN 结的测温灵敏度和被测PN 结材料的禁带宽度。
二、实验仪器PN 结正向特性综合实验仪、DH-SJ5温度传感器实验装置。
三、实验原理1、测量PN 结温度传感器的灵敏度 由半导体理论可知，PN 结的正向电流I F 与正向电压V F 满足以下关系：I F =I n (ⅇqV FkT−1)（1）式（1）中I n 是反向饱和电流，T 是热力学温度，q 是电子的电量。
由于在常温（例如300K ）时，kT/q 约为0.026V ，而PN 结正向电压约为十分之几伏，所以ⅇ^((qV_F)/kT)≫1，故式（1）中括号内的−1项完全可以忽略，于是有： I F =I n ⅇqV F kT（2）其中，I n 是与PN 结材料禁带宽度及温度等有关的系数，满足以下关系：I n =CTγⅇqV g0kT（3）式（3）中C 为与PN 结的结面积、掺杂浓度等有关的常数，k 为玻尔兹曼常数，γ在一定温度范围内也是常数，V g0为热力学温度0K 时PN 结材料的导带底与价带顶的电势差，对于给定的PN 结，V g0是一个定值。
将式（3）代入式（2），两边取对数，整理后可得：V F =V g0−(k q ln C I F )T −kTqln T γ=V 1+V nr （4）其中V 1=V g0−(k q ln CI F)T （5） V n r =−kTqln T γ （6）根据式（4），对于给定的PN 结材料，令PN 结的正向电流I F 恒定不变，则正向电压V F 只随温度变化而变化，由于在温度变化范围不大时，V n r 远小于V 1，故对于给定的PN 结材料，在允许的温度变化范围内，在恒流供电条件下，PN 结的正向电压V F 几乎随温度升高而线性下降，即 V F =V g0−(k q ln CI F)T（7）为了便于实际使用对式（7）进行温标转换，确定正向电压增量∆V [与温度为0℃时的正向电压比较]与用摄氏温度表示的温度之间的关系。
pn结伏安特性 实验报告
pn结伏安特性实验报告PN结伏安特性实验报告引言：PN结是半导体器件中最基本的结构之一，其特性对于电子学领域的研究和应用具有重要意义。
本实验旨在通过测量PN结的伏安特性曲线，了解PN结的电流-电压关系，并探究其物理特性。
实验装置和方法：实验所用的装置包括PN结二极管、直流电源、电流表和电压表。
首先，将PN 结二极管正确连接到电路中，保证正极连接到P区，负极连接到N区。
然后，通过调节直流电源的电压，逐渐增大电压值，并记录下相应的电流值。
实验过程中，要注意保持电流表和电压表的精确度，以确保实验结果的准确性。
实验结果：在实验过程中，我们逐渐增加电压，记录下相应的电流值。
根据实验数据，我们绘制出了PN结的伏安特性曲线。
曲线显示了PN结的电流-电压关系。
在低电压下，电流值较小，随着电压的增加，电流逐渐增大。
当电压达到某一临界值后，电流急剧增大，形成了曲线上的拐点。
此后，随着电压继续增加，电流值保持在一个较高的水平。
讨论：PN结的伏安特性曲线反映了PN结的电流-电压关系，也揭示了PN结内部的物理特性。
在低电压下，PN结的电流主要由扩散电流贡献，即由电子从N区向P 区的扩散与空穴从P区向N区的扩散形成的电流。
随着电压增加，电势差逐渐增大，电子和空穴的扩散速度也增加，从而导致电流的增大。
当电压达到一定临界值后，PN结的反向击穿现象开始出现。
此时，电流急剧增大，形成了伏安特性曲线上的拐点。
反向击穿是由于PN结内部的电场强度达到一定程度，使得电子和空穴能够克服PN结的禁带电位垒，产生大量载流子，并形成电流的击穿现象。
在反向击穿状态下，PN结的电流值保持在一个较高的水平，称为击穿电流。
击穿电流的大小取决于PN结的材料和结构参数。
不同的材料和结构参数会导致不同的击穿电流值。
因此，在实际应用中，需要根据具体的要求选择适当的材料和结构参数，以满足特定的电流需求。
结论：通过实验测量和分析，我们了解了PN结的伏安特性曲线及其物理特性。
pn结特性实验报告
pn结特性实验报告PN结是P型和N型半导体材料接触而形成的结，是半导体器件中最基本的一种结构之一。
PN结的特性非常重要，对于理解和应用半导体器件非常关键。
本实验主要通过测量PN结的伏安特性曲线，研究PN结的整流作用和反向击穿特性。
实验仪器包括PN结二极管、直流电压源、直流电流表、电阻箱等。
首先按照电路图连接好实验电路，然后将直流电压源的电压调节到0V，将直流电流表改为电压测量模式，并设置合适的量程。
然后逐步增加直流电压源的电压，并记录PN结的电压和电流值。
在改变电压的同时，可以观察PN结上是否有发光现象，以及发光强度的变化。
实验结果显示，当外加电压为正向时，即P端连接正电压，N端连接负电压，PN结的电流非常小，大约在10^-6量级以下。
这是因为PN结的整流作用，电子由N端向P端流动，而空穴由P端向N端流动，形成了电流。
此时PN结处于正向偏置状态。
而当外加电压为反向时，即P端连接负电压，N端连接正电压，PN结的电流非常大，大约在10^-3量级以上。
这是因为反向击穿现象的发生，电子和空穴在PN结处以较高的速度相遇复合，形成漫射电流。
此时PN结处于反向偏置状态。
需要注意的是，过高的反向电压会导致PN结的击穿，从而破坏PN结。
实验中还观察到了PN结的发光现象。
在正向偏置状态下，电流随着电压的增加而增加，当电压达到正向击穿电压时，PN结开始发光，并逐渐增强。
这是因为PN结发生辐射复合，使得能量得以转移为光子。
发光强度与电流强度成正比。
通过本次实验，我深入了解了PN结的特性。
PN结不仅可以实现整流作用，还可以实现发光效果。
在实际应用中，PN结被广泛应用于半导体器件中，比如二极管、LED和激光器等。
PN结特性实验报告
专业：应用物理题目：PN 结特性(1)研究 PN 结正向压降随温度变化的基本规律。
(2)学习用 PN 结测温的方法。
(3)学习一种测量玻尔兹曼常数的方法。
DH-PN-2 型PN 结正向特性综合实验仪、DH-SJ 温度传感实验装置PN 结正向电流IF 和压降VF之间存在如下近似关系其中q 为电子电荷；k 为玻尔兹曼常数；T 为热力学温度；Is为反向饱和电流，它是一个和PN 结材料的禁带宽度以及温度等有关的系数其中 C 是与结面积、掺杂浓度等有关的常数； r 对温度的关系(通常取 r=3.4)； V g (0)为 0K 时 联立二式可得是常数，其数值取决于少数载流子迁移率 PN 结材料的导带底和价带顶的电势差。
Vl 随温度线性变化， Vnl 为非线性变化，若忽略非线性部份，误差分析如下温度由 T 1 变为 T 时，正向电压由 V F1 变为 V F 时，正向电压理论值与忽略非线性部份值得 偏差为当温度变化范围较小时，该偏差可忽略(通过改变温度与I F 也可改善线度)，令 I F =常数， 则正向压降只随温度升高线性下降，这就是 PN 结测温的依据。
1. 实验系统检查与连接关闭 DH-SJ 型温度传感器实验装置上的“加热电流”、“风扇电流”开关，接上加热电源 线。
插好 Pt100 温度传感器和 PN 结温度传感器，两者连接均为直插式。
PN 结引出线分 别插入 PN 结正向特性综合试验仪上的+V 、-V 和+I 、-I 。
打开电源开关，温度传感器实验装置上将显示出室温 T R ，记录下起始温度 T R 。
2. 玻尔兹曼常数 k 的测定测得 PN 结 I ~V 关系，求出玻尔兹曼常数 k 。
将 PN 结正向特性综合试验仪上的电流量 程置于适当档位，调整电流调节旋钮以改变正向电流 I F 输出示值，观察记录相应的正向电 压 V F 值读数。
3. 至少完成对一种 PN 结材料的 V ~T 曲线的测量及数据处理(1)测定 V ~T 关系曲线 选择合适的正向电流 I F (如 I F =50µA ，普通选小于 100μA 的 值，以减小自身热效应)，并保持不变。
PN结实验
二、实验原理
2．PN结测温原理和温标转换 kT Vn1 = − ln T r q 尽管方程中 是非线性项，但是 实验和理论证明，在温度变化范围不大时，VF温度 响应的非线性误差可以忽略不计。（对于通常的硅 PN结材料，这个温度区间为-50～150℃ 。）
四、实验步骤
3、∆V T 测曲线 开启加热电源（指示灯亮）加热电流范围0.2～ 0.3A，并记录△V和T值，按每改变5mV立即读取 相应T值。为使整个实验符合热力学条件，在实 验过程中升温速度要慢。 4、求被测PN结正向压降随温度变化的灵敏度S ο （ mv / C） 作 ∆V T 曲线，求斜率S。
Vg (0) = VF (t 0 ) + (273 + t0 ) S
所以
Eg (0) = q [VF (t 0 ) + (273 + t0 ) S ]
三、实验仪器
• TH-J型PN结正向压降 与温度关系测量仪 • 五芯电缆一根
三、实验仪器
三、实验仪器
1. 加热测试装置
三、实验仪器
2. 测试仪
二、实验原理
2．PN结测温原理和温标转换 对给定的PN结材料，如果正向电流恒定不变， 在允许的温度变化区间内，PN结的正向电压与温度 成线性关系，即正向电压随温度的升高而线性下降， 即
k C VF = Vg ( 0 ) − ( ln )T q IF
因此，只要测出正向电压的大小，就可 得知这时的温度，这就是PN结测温的依据。
k C Vg (0) = VF + ln q IF
所以
= Eg (0) qV = g (0) q (VF (0) + 273S )
pn结特性实验报告
pn结特性实验报告PN结是半导体器件中最基本的结构之一，它由P型和N型两种半导体材料组成。
通过合理的掺杂工艺，P型材料中掺入三价掺杂剂，N型材料中掺入五价掺杂剂，使得PN结具有独特的电学特性和器件功能。
而本次实验旨在研究PN结的特性，并通过实验数据验证PN结的一些基本特性。
实验步骤如下：1. 准备实验器材与元件：我们需要准备的实验器材包括电流源、电压源、台式电压表、数字万用表和示波器等。
而元件方面，可选择硅（Si）或锗（Ge）为半导体材料，并分别制备P型和N型材料单晶体。
2. 制备PN结：首先，将P型和N型材料片分别放入刻有浅浩深度的腐蚀液中进行腐蚀，以去除表面的氧化层。
然后，分别用净化液进行洗涤，使片面维持清洁无杂质状态。
接下来，将两片材料通过高温扩散或涂覆方式粘接在一起，形成PN结结构。
3. 测量I-V特性曲线：使用电流源和电压源连接到PN结，依次改变电流和电压的大小，测量不同电压下的电流值。
将实验得到的I-V数据记录下来，并绘制出I-V特性曲线。
4. 测量C-V特性曲线：切换到电容模式，依然使用电压源和电流源连接到PN结，逐渐增加电压的大小，并测量得到不同电压下的电容值。
将实验得到的C-V数据记录下来，并绘制出C-V特性曲线。
实验结果与数据分析：从实验数据可以得知，PN结的I-V特性曲线通常呈现出非线性的特点。
在低于开启电压的情况下，PN结的电流非常微弱，近似于零电流。
一旦开启电压达到一定阈值，PN结将出现快速增加的电流。
而在反向电压下，PN结的电流保持较小的值。
通过对I-V曲线的分析，我们可以得知PN结的整流特性。
具体来说，当PN结正向偏置时，导通电流会迅速增加，这意味着PN结可以作为半导体整流器件使用。
而反向偏置时，可以发现PN结具有一定的阻断能力，可作为保护电路使用。
同时，C-V曲线也能提供有关PN结的一些信息。
当电压的振幅增加时，PN结的电容值将增大。
这是因为在高反向电压下，空穴和电子会被强烈地吸引到PN结中，从而增加了电容。
PN结实验-实验说明
测试仪由恒流源、 基准电压、 显示等部分组成， 原理框图见图 4： 在图 4 中，D 是被测元件 PN 结， R F 为测量 I F 用的取样电阻，开关 K 用于切换测量对象：其中 P1 , P2 用于测量偏置电流 I F ；
P1 , P3 用于测量正向压降值 VF ； P1 , P4 用于测量正向压降增量值 ∆V 。
由（3）式可得
∂VF1 Vg ( 0 ) − VF1 k =− − •r ∂T T1 q
所以
（6）
Vg ( 0 ) − VF1 k • (T − T1) − • r V理想 = VF1 + − T1 q
= Vg ( 0 ) − (Vg ( 0 ) − VF1) •
T k − • (T − T1) • r T1 q
3
FB302 型 PN 结正向压降温度特性实验仪使用说明
一、概 述
PN 结温度传感器相对于其它温度传感器来说，具有灵敏度高、线性好、热响应快、易于实现 集成化等优点。根据半导体理论可知，PN 结的正向压降与其正向电流和温度有关，当正向电流保
持不变时，正向压降只随温度的变化而变化。 从而验证这一原理。 本实验仪是在恒定的正向电流条件下， 测试 PN 结正向压降与温度的关系， 本实验也是集电学、热学为一体的综合性实验，适用于大专院校的普通物理实验和有关专业的基 础实验。
【预习思考题】
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。 2．测 ∆V − T 为何按 ∆V 的变化读取 T ，而不是按自变量 T 读取 ∆V 。 3．在测量 PN 结正向压降和温度的变化关系时，温度高时 ∆V − T 线性好，还是温度低好？ 4．测量时，为什么温度必须控制在 T = −50°C ~ +150°C 范围内？
《半导体光电子学》PN结特性的研究实验
《半导体光电子学》PN结特性的研究实验一、实验目的及内容（10分）实验目的：1.学习与熟悉Sentaurous软件2.了解PN结的基本结构3.理解PN结IV特性实验内容：1.安装与学习Sentaurous软件2.基于Tcad软件建立PN结结构模型3.PN结IV特性的仿真曲线4.N区掺杂浓度与厚度对PN结特性的影响5.PN结IV特性曲线二、实验原理（20分）p-n结：把一块p型半导体和一块n型半导体结合在一起，在二者的交界面处就形成了所谓的p-n结。
突变结：在交界面处，杂质浓度由NA（p型）突变为ND（n型），具有这种杂质分布的p-n 结称为突变结。
缓变结：杂质浓度从p区到n区是逐渐变化的，通常称为缓变结。
p-n结的形成过程 :当本征半导体的两边分别掺杂不同类型的杂质时，由于浓度差的作用，n区的多数载流子电子和p区的多数载流子空穴分别向p区和n 区扩散。
这样在p区和n区的分界面附近，n区由于电子扩散到p区而留下不能移动的正离子，p区由于空穴扩散到n区而留下不能移动的负离子。
这些不能移动的正负离子在分界面附近形成一个电场E0，称为内置电场。
内置电场的方向是从n区指向p区，阻碍着电子和空穴的扩散，它使n区的少数载流子空穴和p区的少数载流子电子分别向p区和n区作漂移运动，三、实验过程及结果（60分）1、建立project及仿真过程参数设置：建立肖特基结模型：2、仿真条件及对应的仿真结果（1）五组不同N区掺杂浓度下PN结的特性曲线：较高的N区掺杂浓度可以降低开启电压、降低正向电阻、增加导通电流和饱和电流。
而较低的N区掺杂浓度则会有相反的效果。
（2）五组不同N区厚度下PN结的反向特性曲线：当N区厚度减小时，PN结的峰值反向电压会增加，反向电流会增加，反向电容会减小，反向击穿电压会减小。
（3）选取合适的N区掺杂浓度与厚度，给出PN结IV特性曲线pn结的正向导通伏安特性曲线与反向截止伏安特性曲线分别包含了各曲线类型的特点。
pn结物理特性实验报告
pn结物理特性实验报告PN结物理特性实验报告引言：PN结是半导体器件中最基本的结构之一，它由P型和N型半导体材料的结合而成。
PN结具有许多重要的物理特性，如整流、放大、开关等，对于电子学领域的发展具有重要意义。
本实验旨在通过实际操作和数据测量，深入了解PN 结的物理特性。
实验目的：1. 理解PN结的基本原理和结构特点；2. 掌握PN结的正向和反向特性；3. 通过实验测量，探究PN结的电压-电流关系；4. 分析PN结的整流特性以及其在电路中的应用。
实验仪器和材料：1. PN结二极管2. 直流电源3. 电压表4. 电流表5. 电阻箱6. 连接线实验步骤：1. 将PN结二极管连接到直流电源的正负极，并将电压表和电流表连接到二极管的正向和反向端口；2. 通过调节电源的电压，测量PN结在不同电压下的正向电流和反向电流；3. 记录实验数据，并绘制出PN结的电压-电流特性曲线；4. 利用电阻箱连接到PN结电路中，观察PN结的整流特性，并记录实验现象。
实验结果与分析：在实验过程中，我们测量了PN结在不同电压下的正向电流和反向电流，并绘制了电压-电流特性曲线。
实验结果显示，当电压为正向时，PN结的电流呈指数增长的趋势，而当电压为反向时，PN结的电流几乎为零。
通过分析实验数据，我们可以得出以下结论：1. PN结的正向电流与电压成指数关系，符合热激发理论；2. PN结的反向电流非常小，可以近似看作是零；3. PN结具有较高的整流特性，可以用作电路中的整流器件。
结论：通过本次实验，我们深入了解了PN结的物理特性。
PN结作为半导体器件中最基本的结构之一，具有重要的应用价值。
通过测量和分析，我们发现PN结的正向电流与电压呈指数关系，反向电流非常小。
此外，PN结还具有较高的整流特性，可以在电路中充当整流器件。
通过实验，我们不仅加深了对PN结物理特性的理解，还掌握了实验测量的方法和技巧。
这对于今后深入研究半导体器件和电子学领域具有重要意义。
pn结正向特性实验报告
pn结正向特性实验报告实验目的：本实验旨在通过实验测量和分析，掌握pn结二极管的正向特性曲线，了解pn 结二极管的正向电压-电流关系，以及正向电压对二极管导通特性的影响。
实验仪器和设备：1. 示波器。
2. 直流稳压电源。
3. 脉冲信号发生器。
4. 二极管。
实验原理：pn结二极管在正向电压作用下，电子从n区向p区扩散，空穴从p区向n区扩散，当二者相遇时，发生复合，使得p区和n区的空穴浓度和电子浓度减少。
当二极管正向电压增大时，电子和空穴的扩散速度增大，扩散电流也随之增大。
当正向电压增大到一定程度时，扩散电流迅速增大，二极管进入饱和状态，此时扩散电流几乎不再随电压变化而变化。
在实际的正向电压作用下，二极管的特性曲线呈现出指数增长的趋势。
实验步骤：1. 将示波器、直流稳压电源和脉冲信号发生器连接好。
2. 将二极管连接到电路中，并通过直流稳压电源施加不同的正向电压。
3. 调节脉冲信号发生器，产生不同频率和幅度的脉冲信号。
4. 使用示波器观察并记录二极管的正向特性曲线。
实验数据处理：1. 根据实验记录的数据，绘制出二极管的正向特性曲线。
2. 分析曲线的变化趋势，计算出二极管的正向电压-电流关系。
3. 对实验数据进行统计和分析，得出结论。
实验结果：通过实验测量和分析，我们得到了pn结二极管的正向特性曲线。
曲线呈现出指数增长的趋势，当正向电压增大时，电流也随之增大。
在一定电压范围内，二极管呈现出非线性的特性，随着电压的增大，电流增大的速度逐渐减缓，最终趋于饱和状态。
结论：通过本次实验，我们深入了解了pn结二极管的正向特性，掌握了二极管正向电压-电流关系的规律。
实验结果表明，在正向电压作用下，二极管的导通特性受到电压的影响，电流随电压呈指数增长的趋势，最终趋于饱和状态。
实验总结：本次实验通过测量和分析，深入掌握了pn结二极管的正向特性曲线，了解了正向电压对二极管导通特性的影响。
实验结果对于我们进一步理解和应用pn结二极管具有重要的意义。
pn结实验的思考与收获
pn结实验的思考与收获1. 引言pn结实验是电子学和半导体物理学中一个重要的实验，通过该实验可以深入了解pn结的特性和行为。
本文将从实验目的、实验原理、实验步骤和结果分析四个方面来探讨pn结实验的思考与收获。
2. 实验目的本次pn结实验的主要目的是通过测量和分析不同电压下pn结的电流-电压关系曲线，进一步理解pn结的特性，包括正向偏置和反向偏置情况下的行为。
3. 实验原理3.1 pn结简介pn结是由p型半导体和n型半导体相接触形成的二极管。
在p区有大量空穴（正电荷载流子），而在n区有大量自由电子（负电荷载流子）。
当p区与n区相接触时，空穴和自由电子会发生复合，并产生一个称为内建电场的现象。
3.2 正向偏置当外加正向偏置电压时，即p区连接正极，n区连接负极。
此时，内建电场会被外加电场抵消，使得空穴和自由电子向pn结区域移动，并形成电流。
正向偏置时，pn结的电流主要由扩散电流和漂移电流组成。
3.3 反向偏置当外加反向偏置电压时，即p区连接负极，n区连接正极。
此时，内建电场会被外加电场增强，阻止空穴和自由电子的移动。
反向偏置时，pn结的电流主要由少数载流子漂移引起的漂移电流组成。
4. 实验步骤4.1 材料准备•p型硅片•n型硅片•正、负极连接线•滑动变阻器•直流稳压电源1.将p型硅片和n型硅片通过扩散进行杂质掺入。
2.将p型硅片和n型硅片用金属丝连接起来，形成pn结。
3.将滑动变阻器与直流稳压电源相连。
4.3 实验操作步骤1.调节滑动变阻器使得反向偏置电压为0V。
2.打开直流稳压电源，并将输出调节到适当的值。
3.通过电流表和电压表测量不同电压下的电流和电压值。
4.记录测量数据，并绘制电流-电压关系曲线。
5. 实验结果分析5.1 正向偏置结果分析在正向偏置情况下，随着外加正向偏置电压的增加，pn结的电流也会逐渐增大。
当正向偏置电压超过一定值时，电流迅速增加，呈现出指数增长的趋势。
这是因为在较低的正向偏置情况下，扩散电流是主导因素；而在较高的正向偏置情况下，漂移电流开始起主导作用。
pn结实验的思考与收获
pn结实验的思考与收获PN结实验的思考与收获引言：PN结实验是电子学中的基础实验之一，通过该实验可以深入理解PN结的特性和原理。
在进行该实验过程中，我遇到了一些问题并进行了思考，同时也从中获得了一些收获。
本文将围绕PN结实验展开讨论，包括实验目的、实验原理、实验步骤、结果与分析、问题与解决方案以及我从中获得的收获。
一、实验目的：1. 了解PN结的基本原理和特性；2. 学会使用示波器和万用表等仪器进行电路测量；3. 掌握PN结正向偏置和反向偏置时电流-电压关系曲线的测量方法；4. 理解PN结在不同偏置下的导通特性。
二、实验原理：1. PN结简介：PN结是由P型半导体和N型半导体组成的二极管。
在P区域，掺杂有三价杂质；而在N区域，掺杂有五价杂质。
当P区域与N区域相接触时，形成了一个具有单向导电性质的界面。
2. PN结正向偏置：在正向偏置下，P区的正电荷与N区的负电荷相互吸引，形成了一个电场。
当外加正向电压足够大时，该电场能够克服内建电场，使PN结导通。
此时，流过PN结的电流主要由少数载流子组成。
3. PN结反向偏置：在反向偏置下，P区的负电荷与N区的正电荷相互吸引，进一步扩大了内建电场。
当外加反向电压足够大时，内建电场能够阻挡大部分载流子通过PN结，使其处于截止状态。
三、实验步骤：1. 准备工作：a. 将所需器件和元件准备齐全，并检查是否完好；b. 确保实验台面整洁，并接地处理；c. 将示波器和万用表等仪器连接好。
2. 正向偏置测量：a. 将PN结连接到正向偏置电路中；b. 逐渐增大正向偏置电压，并记录测量数据；c. 绘制出PN结在正向偏置下的I-V曲线。
3. 反向偏置测量：a. 将PN结连接到反向偏置电路中；b. 逐渐增大反向偏置电压，并记录测量数据；c. 绘制出PN结在反向偏置下的I-V曲线。
4. 结果与分析：a. 根据实验测量数据，绘制出PN结在正向偏置和反向偏置下的I-V 曲线；b. 分析曲线特点，包括截止电压、饱和电压、导通电流等。
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k C VF (0) = Vg (0) − ln × 273 IF q
k C −( ln )t 对于其他温度t，有 ∆V = q IF
则有
△V=St
即为摄氏温标下的测温原理公式 k C S = − ln 为PN结温度传感器灵敏度 q IF
二、实验原理
3．PN结材料的禁带宽度 PN结材料的禁带宽度Eg(0)定义为电子的电 量q与热力学温度0K时PN结材料的导带底和价 带顶的电势差Vg(0)的乘积。 当t=0℃时，T=273,VF=VF(0) ,有
三、实验仪器
测试仪原理框图
四、实验步骤
1、实验系统的连接 控制电流开关置“关”的位置，此时加热指示 灯不亮，接上加热电源线及信号传输线将样品 室与仪器相连。注意定位标记。拆除时应拉插 头外套不可硬拉和转动。 2、VF ~T的测量和调零 开启仪器背部的电源开关，加热数分钟后， IF 将“测量选择”开关（以下简称K）拔到 IF IF 档，由“ 调节”使 =50µA，记下当时温 度值。将K拔到△V档，由 “△V调零”使△V=0。
二、实验原理
2．PN结测温原理和温标转换 对给定的PN结材料，如果正向电流恒定不变， 在允许的温度变化区间内，PN结的正向电压与温度 成线性关系，即正向电压随温度的升高而线性下降， 即
k C VF = Vg ( 0 ) − ( ln )T q IF
因此，只要测出正向电压的大小，就可 得知这时的温度，这就是PN结测温的依据。
k C kT VF = Vg ( 0 ) − ( ln )T − ln T r = V 1 + Vn1 q q IF
k C = V1 Vg (0) − ln T 其中 IF q kT r Vn1 = − lnT ) ( q
二、实验原理
2．PN结测温原理和温标转换 kT Vn1 = − ln T r q 尽管方程中 是非线性项，但是 实验和理论证明，在温度变化范围不大时，VF温度 响应的非线性误差可以忽略不计。（对于通常的硅 PN结材料，这个温度区间为-50～150℃ 。）
k C Vg (0) = VF + ln q IF
所以
= Eg (0) qV = g (0) q (VF (0) + 273S )
VF (0) + 273S T =
二、实验原理
3．PN结材料的禁带宽度 实验中很难使样品降到零度，从室温开始 加热升温至100 ℃。设VF在室温时为VF(t0) ，令 t＝t0时，△V=0，这时有
四、实验步骤
3、∆V T 测曲线 开启加热电源（指示灯亮）加热电流范围0.2 相应T值。为使整个实验符合热力学条件，在实 验过程中升温速度要慢。 4、求被测PN结正向压降随温度变化的灵敏度S ο （ mv / C） 作 ∆V T 曲线，求斜率S。
Vg (0) = VF (t 0 ) + (273 + t0 ) S
所以
Eg (0) = q [VF (t 0 ) + (273 + t0 ) S ]
三、实验仪器
• TH-J型PN结正向压降 与温度关系测量仪 • 五芯电缆一根
三、实验仪器
三、实验仪器
1. 加热测试装置
三、实验仪器
2. 测试仪
二、实验原理
2．PN结测温原理和温标转换 T是热力学温度，实际测量中使用不方便，要 进行温标转换，采用摄氏温度来表（T=273+t ）。 得到
k C = VF (0) + ∆ V Vg (0) − ( ln ) ( 273 + t ) q IF
二、实验原理
2．PN结测温原理和温标转换 令t=0℃时,△V=0,有
大学物理实验
PN结正向压降与温度关系的研究和应用
海南大学 大学物理实验室
一、实验目的 1、了解PN结正向压降随温度变化的基本关系 式。 2、在恒流条件下，测绘PN结正向压降随温度 变化的曲线,并由此确定其灵敏度和被测PN 结材料的禁带宽度。 3、学习用PN结测温的方法。
二、实验原理
1．PN结温度传感器的基本方程
五、数据记录
-5
∆V (mV )
升温 t/℃ 降温 t/℃ 平均值 t/℃
-10 -15 -20 -25 -30 …
-60 -65 -70
实验起始温度 t ( ο C ) = ℃ 工作电流：I F = 50µ A VF (t s ) = 起始温度时的正向压降： mV
【注意事项】
1、仪器连接线的芯线较细，所以使用时应注意， 不可用力过猛。 2、当加热装置加热较长时间后，隔离圆筒外壳 会有一定温升，注意使用安全，避免烫伤。 3、整个实验过程中升温速率不能过快。 4、实验过程中加热电流应保持不变 5、 ∆V 在实验开始时应调零，实验过程中不 能再调节。