测量PN结的伏安特性实验报告模板
PN结温度特性与伏安特性的研究
实验报告
课程名称普通物理实验2 实验项目PN结温度特性与伏安特性的研究专业班级姓名学号
指导教师成绩日期2022年9月11日
图1 PN结温度传感器
实验报告内容：一实验目的二实验仪器（仪器名称、型号）三实验原理（包括文字叙述、公式和原理图）四.实验内容与步骤五、实验原始数据和数据处理六.实验结果七.分析讨论（主要分析实验的误差来源和减小误差的方法，对实验过程和实验结果的评价和对实验方法或实验装置的建议等）八.思考题
也是常数；
,
温度时的
即为灵敏度
这是非线性项可知，
的普遍规律。
此外，由公式可知，减小
就可
图2 二线制电路图
图3 三线制电路图
图5 I F−V F曲线）求玻尔兹曼常数K并计算误差
K=q
T
ln
I F
2
I F
1
(V F
1
−V F
2
)=1.393(10−23J/K)
E=Δ
X ×100%=1.393−1.38
1.38
×100%=0.93%
图6 V F −T 曲线
）计算灵敏度S 和禁带宽度E g (0) 曲线得：
=∆V F ∆T ⁄=−0.0023(V ℃⁄)=−2.3(mV ℃⁄) E g (0)=qV g (0)=1.2026eV
六、实验结果。
PN结物理特性的测量实验
.::PN结物理特性的测量::.图一PN结物理特性的测量实验装置全图伏安特性是PN结的基本特性，测量PN结的扩散电流与PN结电压之间的关系，可以验证它们遵守波尔兹曼分布，并进而求出波尔兹曼常数的值．PN结的扩散电流很小，为10-6～10-8 A数量级，所以在测量PN结扩散电流的过程中，运用了弱电流测量技术，即用运算放大器对电流进行电流-电压变换。
图二PN结形成示意图.::实验预习::.1. LF356运算放大器介绍利用LF356运算放大器可以组成电流-电压变换器，如图1所示．LF356运算放大器是一个集成运算放大器，Rf为反馈电阻，若Rf → ∞时，输出电压U0与输入电压Ui的比值叫做运算放大器的开环增益K0．运算放大器的输入阻抗r很大，理想情况下r → ∞，可以认为反馈电流等于信号源的输入电流Is．Zr为电流—电压变换器的等效输入阻抗，因为反馈电流等于信号源的输入电流Is，输入电流Is可以写为【实验内容】实验线路图如图1所示．在常温和零温（冰水混合物）下测量硅三极管发射极与基极之间的电压U1和相应的LF356输出电压U2 ．通过调节100可调电位器改变U1的值，尽量在线性区域多测量数据点．根据公式（7）拟合求波尔兹曼常数k B．.::实验仪器::.【实验仪器】±15V 直流稳压电源，TIP31型硅三极管，LF356集成运算放大器，四位半数字万用表，电阻，电容，电位器，导线，实验接线板等．TIP31型硅三极管，LF356集成运算放大器的管脚如图2所示．图3.::思考题::.【思考题】1．得到的数据一部分在线性区，一部分不在线性区，为什么？拟合时应如何注意取舍？数据不在线性区有两种情况：1.u1较小时，2.u1较大时1）.u1较小时，公式不满足2）.u1较大时，p-n结所通过的电流虽可增加，但放大器的输出电压达到饱和。
2．减小反馈电阻的代价是什么？对实验结果有影响吗？反馈电阻减小使输出电压减小，在一定范围瑞影响不大.::参考资料::.有关PN结的介绍纯净的半导体称为本征半导体，为研究半导体的性质，必须对其掺杂形成P型半导体和N型半导体（掺杂的浓度可以达到1017个/cm3）。
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结伏安特性实验报告模版
二、实验原理：
三、实验仪器：
1，直流稳压电源的技术指标
2，可变电阻箱的结构和技术指标
3，电压表
4，电流表pn结伏安特性实验报告模版pn结伏安特性实验报告pn结伏安特性的测量pn结伏安特性曲线pn结伏安特性pn结的伏安特性伏安特性曲线实验报告伏安特性实验报告伏安特性曲线实验伏安特性测量实验报告
教师签名
批改日期
深 圳 大 学 实 验 报 告
课程名称：大学物理实验（1）
实验名称：PN结的伏安特性测量
学院：材料学院
（1）测定及绘制出PN结的正向，反向伏安特性曲线（分别用电流表外接和内接）。
（2）测定及绘制出稳压二极管的反向伏安特性曲线。
（3）线性电阻器伏安特性测试。、
（4）钨丝灯泡的伏安特性测试。
五、数据记录与处理：
（一）数据记录
1、二极管的正向特性
U（V）
I（mA）
1.9999
U（V）
I（mA）
2、二极管的反向特性
专业：班级：
组号：指导教师：
报告人：学号：
实验地点：科技楼实验时间：
实验报告提交时间：
教务处制
一、实验目的：
实验要求作出PN结正，反向伏安特性曲线，以直观理解PN结正向导通，反向截止的点特新，为理解半导体内部带电粒子飘移，扩散等运动提供强有力的事实依据。为得出准确合理的曲线，需正确地连接实验线路，弄清伏安法内接和外接的区别以及待测阻值大小与之相应的接法；需采集微小变化量，非线性点的原始数据。在采集正反向曲线（U,I）点时应区别对待。
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结伏安特性实验报告模版
pn结伏安特性实验报告模版[pn结伏安特性实验报告模版]实验名称：pn结伏安特性实验课程名：电子学实验实验时间：[实验时间]实验目的：1. 理解pn结的基本原理和特性。
2. 掌握使用电压源测量pn结的伏安特性曲线。
实验器材：1. 精密电阻箱2. 直流电压源3. 直流电流表4. 毫伏表5. 多用途示波器6. pn结二极管实验原理：pn结是由n型半导体和p型半导体直接接触而形成的结，以此结为基础构成的二极管叫做pn结二极管。
pn结二极管是半导体器件中应用最广泛的一种。
在不同电压条件下，pn结具有不同的特性。
通过测量pn结的伏安特性曲线，可以了解它在不同电压和电流条件下的工作状况。
实验步骤：1. 准备实验器材，并将示波器的正负输入端接到电流表的正负极上。
2. 将电压源的正极与pn结的p区连接，负极与n区连接。
3. 将电阻箱调节到适当的电阻值，使电流表示数在1mA左右。
4. 通过改变电压源输出电压，记录电流表和毫伏表的示数。
5. 用多用途示波器将该直流电压源输出的电压与电流的对应关系进行记录。
实验结果：-| 输入电压V | 电流表示数I | 毫伏表示数V--|----------|-------------|-----------1 | 0.5V | 0.1mA | 0.3mV2 | 1.0V | 0.2mA | 0.6mV3 | 1.5V | 0.3mA | 0.9mV4 | 2.0V | 0.4mA | 1.2mV5 | 2.5V | 0.5mA | 1.5mV数据分析：根据实验结果可以得到pn结的伏安特性曲线。
从数据中可以观察到，随着输入电压的增加，电流也呈线性增加的趋势。
同时，随着电流的增加，毫伏表的示数也逐渐增加。
这说明在正向偏置的情况下，pn结二极管的导电能力增强。
实验结论：根据实验结果，可以得出以下结论：1. pn结二极管在不同电压条件下的导电能力不同，呈现出伏安特性曲线。
2. 在正向偏置的情况下，pn结二极管的导电能力增强。
pn结的伏安特性与温度特性测量(精)
PN结的伏安特性与温度特性测量半导体PN结的物理特性是物理学和电子学的重要基础内容之一。
使用本实验的仪器用物理实验方法，测量PN结扩散电流与电压关系，证明此关系遵循指数分布规律，并较精确地测出玻尔兹曼常数(物理学重要常数之一),使学生学会测量弱电流的一种新方法。
本实验的仪器同时提供干井变温恒温器和铂金电阻测温U与热力学温度T关系，求得该传感器的灵敏度，并电桥，测量PN结结电压be近似求得0K时硅材料的禁带宽度。
【实验目的】1、在室温时，测量PN结扩散电流与结电压关系，通过数据处理证明此关系遵循指数分布规律。
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I-V变换器测量10-6A至10-8A的弱电流。
U与温度关系，求出结电压随温度变化的灵敏度。
4、测量PN结结电压be5、计算在0K时半导体（硅）材料的禁带宽度。
6、学会用铂电阻测量温度的实验方法和直流电桥测电阻的方法。
【实验仪器】FD-PN-4型PN结物理特性综合实验仪（如下图）,TIP31c型三极管（带三根引线）一只，长连接导线11根（6黑5红），手枪式连接导线10根，3DG6（基极与集电极已短接，有二根引线）一只，铂电阻一只。
【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：[]1/0-=KT eU e I I (1)式(1)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 ≈0.026v ，而PN 结正向压降约为十分之几伏，则KT eU e />>1,(1)式括号内-1项完全可以忽略，于是有：KT eU e I I /0= (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 。
【精品】PN结伏安特性实验报告模版
【精品】PN结伏安特性实验报告模版
PN结伏安特性实验报告
实验目的：
本实验旨在测量PN结伏安特性，研究PN结伏安特性之间的相互关系，及其逆向传导
特性。
实验内容
本实验采用X型PN结，采用标准量具如电流表、电压表等实验仪器，进行测量。
1、准备实验仪器。
2、准备实验样品，安装PN结，结构图如下：
3、安装完毕之后，调节电压源，给实验样品施加电压，调节电流表为10mA，以及调
节测试仪器实现PN结伏安特性测量。
4、实验对样品施加低/高电压并采集读数，并将各个临界电压及其相应的电流读数记
录在观测表上，之后再进行读数的解析及实验分析，得出最终结论。
实验结果可见左表：
电压/V 电流/mA
2.5 0.01
5 0.02
7.5 0.04
10 0.06
12.5 0.08
15 0.10
从实验结果可知，当施加的电压从2.5V到15V时，电流从0.01mA逐渐增加到0.10mA，说明当电压提高1V时，电流就会增加0.02mA，表明PN结具有正向传导特性。
另外，PN
结也具有良好的绝缘性能，即PN结的临界电压在15V以下时，其电流仍然在10mA以下。
根据本次实验，得出PN结具有良好的正向传导特性和良好的绝缘特性，属于正常结果。
pn结的伏安特性实验报告
pn结的伏安特性实验报告pn结的伏安特性实验报告引言：伏安特性是电子学中非常重要的一个概念，它描述了电流和电压之间的关系。
本实验旨在通过测量pn结的伏安特性曲线，探究pn结的导电特性以及其在电子器件中的应用。
实验目的：1.了解pn结的基本结构和原理；2.测量和分析pn结的伏安特性曲线；3.探究pn结在电子器件中的应用。
实验仪器和材料：1.直流电源；2.数字电压表；3.电流表；4.二极管（pn结）；5.电阻；6.导线。
实验步骤：1.搭建实验电路：将二极管连接到直流电源的正负极，同时将电流表和电压表接入电路中；2.调节直流电源的电压，从0V开始逐渐增加，同时记录电流表和电压表的读数；3.重复步骤2，直到电压达到一定范围。
实验数据记录与分析：在实验过程中，我们记录了不同电压下的电流值，并绘制了伏安特性曲线图。
根据实验数据，我们可以观察到以下现象和规律：1.在正向偏置下，当电压逐渐增加时，电流呈指数增长的趋势；2.在反向偏置下，当电压逐渐增加时，电流基本保持在一个很小的范围内；3.在正向偏置下，当电压达到一定值后，电流开始急剧增加，此时二极管进入正向击穿状态。
根据以上观察结果，我们可以得出以下结论：1.在正向偏置下，二极管具有正向导电性，电流与电压呈指数关系；2.在反向偏置下，二极管具有很高的阻抗，电流几乎不流过；3.正向击穿是pn结的一种特性，当电压达到一定值时，会出现电流突增的现象。
实验结果的分析与讨论：根据实验结果，我们可以进一步分析和讨论pn结的导电特性以及其在电子器件中的应用。
首先，由于pn结具有正向导电性，可以将其应用在整流电路中。
通过合理选择二极管的材料和参数，可以实现将交流电转化为直流电的功能。
其次，pn结在电子器件中还可以用作光电二极管。
当光照射到pn结上时，会产生光电效应，使得pn结的导电特性发生变化。
这种特性可以应用在光电传感器、光电开关等领域。
此外，pn结还可以用于温度传感器。
由于温度的变化会影响pn结的导电特性，通过测量pn结的伏安特性曲线，可以实现温度的测量和控制。
【报告】伏安特性实验报告
【关键字】报告伏安特性实验报告篇一：电路元件伏安特性的测量(实验报告答案)实验一电路元件伏安特性的测量一、实验目的1．学习测量电阻元件伏安特性的方法；2．掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的逐点尝试法；3．掌握直流稳压电源和直流电压表、直流电流表的使用方法。
二、实验原理在任何时刻，线性电阻元件两端的电压与电流的关系，符合欧姆定律。
任何一个二端电阻元件的特性可用该元件上的端电压U与通过该元件的电流I之间的函数关系式I＝f(U)来表示，即用I－U平面上的一条曲线来表征，这条曲线称为电阻元件的伏安特性曲线。
根据伏安特性的不同，电阻元件分为两大类：线性电阻和非线性电阻。
线性电阻元件的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，如图1-1（a）所示。
该直线的斜率只由电阻元件的电阻值R 决定，其阻值R为常数，与元件两端的电压U和通过该元件的电流I无关；非线性电阻元件的伏安特性曲线不是一条经过坐标原点的直线，其阻值R不是常数，即在不同的电压作用下，电阻值是不同的。
常见的非线性电阻如白炽灯丝、普通二极管、稳压二极管等，它们的伏安特性曲线如图1-1（b）、（c）、（d）所示。
在图1-1中，U ＞0的部分为正向特性，U＜0的部分为反向特性。
(a)线性电阻(b)白炽灯丝绘制伏安特性曲线通常采用逐点尝试法，电阻元件在不同的端电压U作用下，测量出相应的电流I，然后逐点绘制出伏安特性曲线I＝f(U)，根据伏安特性曲线便可计算出电阻元件的阻值。
三、实验设备与器件1.直流稳压电源1 台2.直流电压表1 块3.直流电流表1 块4.万用表1 块5.白炽灯泡 1 只6. 二极管1 只7.稳压二极管1 只8.电阻元件 2 只四、实验内容1．测定线性电阻的伏安特性按图1-2接线。
调节直流稳压电源的输出电压U，从0伏开始缓慢地增加（不得超过10V），在表1-1中记下相应的电压表和电流表的读数。
2将图1-2中的1kΩ线性电阻R换成一只12V，0.1A的灯泡，重复1的步骤，在表1-2中记下相应的电压表和电流表的读数。
pn结伏安特性实验报告
pn结伏安特性实验报告五、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VF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，VF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 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VF(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。
篇二:PN结浓度实验报告PN结杂质浓度分布测量与等效模型姓名:XXX班级:XXX指导老师:侯清润，实验日期:2015.11.26【摘要】根据p-n结反向势垒电容与杂质浓度的关系，采用电容-电压法对p-n 结杂质浓度分布进行测量。
并使用锁相放大器实现电容-电压法中微小电信号的测量，得到了势垒电容与外加电压的曲线关系并测出p-n结的杂质浓度分布与内建电压。
PN结修改-PN结物理特性综合实验报告模板
一、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。
二、实验仪器设备：PN结物理特性综合实验仪(FD-PN-4型)，TIP31型三极管，长连接线(5黑、6红)，手枪式连接导线10根，3DG6(基极和集电极短路)，铂电阻一只。
三、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：[exp(e U/kT)-1] (1)I=I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(e U/kT)>>1,(1)式括号内-1项完全可以忽略，于是有：exp(e U/kT) (2)I=I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(e U/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(e U/m kT),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。
极管伏安特性的测量实验报告
极管伏安特性的测量实验报告一、实验目的1、深入理解二极管和三极管的伏安特性，掌握其工作原理。
2、学会使用相关仪器，如示波器、电源、万用表等，进行伏安特性的测量。
3、培养实验操作能力和数据分析处理能力，提高解决实际问题的能力。
二、实验原理（一）二极管伏安特性二极管的核心部分是一个 PN 结。
当二极管两端施加正向电压时，PN 结导通，电流随电压的增加而迅速增大；当施加反向电压时，PN 结截止，只有极小的反向饱和电流。
其伏安特性表达式为：＼I ＝ I_{S}（e^｛＼frac{V}｛nV_{T}｝｝ 1)＼其中，＼（I\）是通过二极管的电流，＼（I_{S}＼）是反向饱和电流，＼（V\）是二极管两端的电压，＼（n\）是发射系数，＼（V_{T}＼）是温度的电压当量。
（二）三极管伏安特性三极管有三个电极，分别是发射极（E）、基极（B）和集电极（C）。
它的伏安特性包括输入特性和输出特性。
输入特性是指基极电流＼（I_{B}＼）与基极发射极电压＼（V_{BE}＼）之间的关系。
在放大区，＼（V_{BE}＼）对＼（I_{B}＼）的控制作用明显。
输出特性是指集电极电流＼（I_{C}＼）与集电极发射极电压＼（V_{CE}＼）之间的关系。
在不同的工作区域，三极管的特性有所不同。
三、实验仪器1、直流电源：提供稳定的电压输出。
2、示波器：用于观测电压和电流的变化波形。
3、万用表：测量电压、电流和电阻等参数。
4、电阻箱：用于改变电路中的电阻值。
5、二极管、三极管：实验对象。
四、实验步骤（一）二极管伏安特性测量1、按电路图连接好实验电路，将二极管与电阻串联，电源电压从0 开始逐渐增加。
2、使用万用表测量不同电压下通过二极管的电流，记录数据。
3、绘制二极管的伏安特性曲线，横坐标为电压，纵坐标为电流。
（二）三极管伏安特性测量（1）输入特性测量1、连接实验电路，将三极管的基极与发射极接入电路，集电极开路。
2、逐渐改变基极发射极电压＼（V_{BE}＼），测量相应的基极电流＼（I_{B}＼），记录数据。
实验 17 半导体 PN结伏安特性和温度特性研究
实验 17 半导体 PN结伏安特性和温度特性研究
实验目的：研究半导体的PN结伏安特性和温度特性。
实验原理：
1. PN结：半导体材料中的一种结构，由P型半导体和N型半导体通过P-N结相连接而成。
PN结具有整流特性，在正向偏置时具有低电阻，而反向偏置时具有高电阻。
2. 伏安特性：指PN结在不同偏置电压下的电流和电压关系。
在正向偏置时，随着偏置电压的增加，电流也增大；在反向偏置时，电流较小。
3. 温度特性：温度对半导体器件特性有一定的影响。
通常情况下，随着温度的增加，半导体器件的电阻会减小，导致电流增大。
实验步骤：
1. 搭建半导体PN结伏安特性测量电路。
将PN结连接到电源和电流表，通过改变偏置电压测量不同电流值。
2. 测量PN结在不同偏置电压下的伏安特性曲线。
从零电压开始逐渐增加偏置电压，记录电流和电压值，并绘制伏安特性曲线。
3. 测量PN结在不同温度下的伏安特性。
通过将PN结加热或冷却，改变温度，并测量电流和电压值，观察温度对伏安特性的影响。
4. 分析实验结果，并讨论PN结的伏安特性和温度特性。
实验注意事项：
1. 搭建电路时应注意电流和电压的接线正确。
2. 在测试过程中，应逐渐增加偏置电压，避免过大的电流或电压对半导体器件的损坏。
3. 测量温度时需要使用专用的温度计或热敏电阻等检测温度变化。
实验结果：
通过测量PN结在不同偏置电压和温度下的伏安特性，可以得到相关数据，并通过曲线分析和对比，得出PN结的特性和温度特性的结论。
PN结电容电压特性测量
PN结电容电压特性测量一、数据记录
2、PN结反向直流偏压特性
二、数据分析
1、PN结正向直流偏压特性曲线如下图1：
图1
在较大的正向直流偏压下，扩散电容起主要作用，总的微分扩散电容：
故扩散电容随偏置电压的增加而增加。
2、PN结反向直流偏压特性如下图2：
图2
当外加反向直流偏压时，由于势垒电容：
故在反向偏压下，势垒电容随偏压|V|的增加而减小。
误差分析：
本实验中存在由于实验装置本身的缺陷导致的系统误差。
三、思考题
什么是PN结的电容效应？它有哪些应用？
答：在PN结（两种半导体的交界处）会因为外加电压产生一定电荷积累，即结电容效应。
根据成因分为“势垒电容”和“扩散电容”。
PN结电容在向PN结施加反向电压时会发生变化，电压越高时，结电容越小，反之越低。
利用这个特性，只要能精确的控制加在PN结上的电压即可实现对电容量的精确控制，由于结电容比较小，通过隔直流电容以后可以用在任何需要改变电容的小电容场合。
在无线电接收或发射机上由于频率较高，所需的电容量较小，刚好符合PN结电容变化的程度。
因此，现在在无线电收发机上变容二极管的使用相当广泛，目前的电视机，电调收音机都是采用变容二极管实现的。
大学物理实验报告23——PN结温度传感器特性
天津大学物理实验报告姓名： 专业： 班级： 学号： 实验日期： 实验教室： 指导教师：【实验名称】 PN 结物理特性综合实验 【实验目的】1. 在室温时，测量PN 结电流与电压关系，证明此关系符合波耳兹曼分布规律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 【实验仪器】半导体PN 结的物理特性实验仪 资产编号：××××，型号：×××（必须填写） 【实验原理】1．PN 结的伏安特性及玻尔兹曼常数测量 PN 结的正向电流-电压关系满足：]1)/[exp(0-=kT eU I I (1)当()exp /1eU kT >>时,(1)式括号内-1项完全可以忽略，于是有：0exp(/)I I 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 ，把电子电量e 作为已知值代入，即可求得玻尔兹曼常数k 。
实验线路如图1所示。
2、弱电流测量LF356是一个高输入阻抗集成运算放大器，用它组成电流-电压变换器(弱电流放大器),如图2所示。
其中虚线框内电阻r Z 为电流-电压变换器等效输入阻抗。
运算放大器的输入电压0U 为：00i U K U =- (3)式(3)中i U 为输入电压，0K 为运算放大器的开环电压增益，即图2中电阻f R →∞时的电压增益（f R 称反馈电阻）。
因而有：00(1)i i s f fU U U K I R R -+== (4) 由（4）式可得电流-电压变换器等效输入阻抗x Z 为001i f fx s U R R Z I K K ==≈+ (5)由(3)式和(4)式可得电流-电压变换器输入电流s I 与输出电压0U 之间的关系式，即：图1 PN 结扩散电源与结电压关系测量线路图图2 电流－电压变换器i s fr U U I Z R ==- (6) 只要测得输出电压0U 和已知f R 值，即可求得s I 值。
实验报告---半导体PN结的物理特性及弱电流测量(精)
成都信息工程学院物理实验报告姓名： 石朝阳 专业： 班级： 学号： 实验日期： 2009-9-15下午 实验教室： 5102-1 指导教师： 【实验名称】 PN 结物理特性综合实验 【实验目的】1. 在室温时，测量PN 结电流与电压关系，证明此关系符合波耳兹曼分布规律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 【实验仪器】半导体PN 结的物理特性实验仪 资产编号：××××，型号：×××（必须填写） 【实验原理】1．PN 结的伏安特性及玻尔兹曼常数测量 PN 结的正向电流-电压关系满足：]1)/[ex p(0-=kT eU I I (1)当()exp /1eU kT >>时,(1)式括号内-1项完全可以忽略，于是有：0exp(/)I I 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 ，把电子电量e 作为已知值代入，即可求得玻尔兹曼常数k 。
实验线路如图1所示。
2、弱电流测量LF356是一个高输入阻抗集成运算放大器，用它组成电流-电压变换器(弱电流放大器),如图2所示。
其中虚线框内电阻r Z 为电流-电压变换器等效输入阻抗。
运算放大器的输入电压0U 为：00i U K U =- (3)式(3)中i U 为输入电压，0K 为运算放大器的开环电压增益，即图2中电阻f R →∞时的电压增益（f R 称反馈电阻）。
因而有：00(1)i i s f fU U U K I R R -+== (4) 由（4）式可得电流-电压变换器等效输入阻抗x Z 为001i f f x s U R R Z I K K ==≈+ (5) 由(3)式和(4)式可得电流-电压变换器输入电流s I 与输出电压0U 之间的关系式，即：图1 PN 结扩散电源与结电压关系测量线路图图2 电流－电压变换器i s fr U U I Z R ==- (6) 只要测得输出电压0U 和已知f R 值，即可求得s I 值。
大学物理实验报告23——PN结温度传感器特性1
天津大学物理实验报告姓名： 专业： 班级： 学号： 实验日期： 实验教室： 指导教师：【实验名称】 PN 结物理特性综合实验 【实验目的】1. 在室温时，测量PN 结电流与电压关系，证明此关系符合波耳兹曼分布规律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 【实验仪器】半导体PN 结的物理特性实验仪 资产编号：××××，型号：×××（必须填写） 【实验原理】1．PN 结的伏安特性及玻尔兹曼常数测量 PN 结的正向电流-电压关系满足：]1)/[exp(0-=kT eU I I (1)当()exp /1eU kT >>时,(1)式括号内-1项完全可以忽略，于是有：0exp(/)I I 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 ，把电子电量e 作为已知值代入，即可求得玻尔兹曼常数k 。
实验线路如图1所示。
2、弱电流测量LF356是一个高输入阻抗集成运算放大器，用它组成电流-电压变换器(弱电流放大器),如图2所示。
其中虚线框内电阻r Z 为电流-电压变换器等效输入阻抗。
运算放大器的输入电压0U 为：00i U K U =- (3)式(3)中i U 为输入电压，0K 为运算放大器的开环电压增益，即图2中电阻f R →∞时的电压增益（fR 称反馈电阻）。
因而有：0(1)i i s ffU U U K I R R -+==(4)由（4）式可得电流-电压变换器等效输入阻抗x Z 为1i f f x sU R R Z I K K ==≈+ (5)由(3)式和(4)式可得电流-电压变换器输入电流s I 与输出电压0U 之间的关系式，即：图1 PN 结扩散电源与结电压关系测量线路图1MLF356-+74+15V-15V236ecbV 1V 2100Ω1.5VTIP31TIP31ebc LF35612348765R fI sK o-+U 0U iZ rI s图2 电流－电压变换器i s frU UI Z R ==-(6)只要测得输出电压0U 和已知f R 值，即可求得s I 值。
pn结特性测量
PN 结的伏安特性与温度特性测量半导体PN 结的物理特性是物理学和电子学的重要基础内容之一。
使用本实验的仪器用物理实验方法，测量PN 结扩散电流与电压关系，证明此关系遵循指数分布规律，并较精确地测出玻尔兹曼常数(物理学重要常数之一),使学生学会测量弱电流的一种新方法。
本实验的仪器同时提供干井变温恒温器和铂金电阻测温电桥，测量PN 结结电压be U 与热力学温度T 关系，求得该传感器的灵敏度，并近似求得0K 时硅材料的禁带宽度。
【实验目的】1、在室温时，测量PN 结扩散电流与结电压关系，通过数据处理证明此关系遵循指数分布规律。
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10-6A 至10-8A 的弱电流。
4、测量PN 结结电压be U 与温度关系，求出结电压随温度变化的灵敏度。
5、计算在0K 时半导体（硅）材料的禁带宽度。
6、学会用铂电阻测量温度的实验方法和直流电桥测电阻的方法。
【实验仪器】FD-PN-4型PN 结物理特性综合实验仪（如下图）,TIP31c 型三极管（带三根引线）一只，长连接导线11根（6黑5红），手枪式连接导线10根，3DG6（基极与集电极已短接，有二根引线）一只，铂电阻一只。
【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：[]1/0-=KT eU e I I (1)式(1)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 ≈0.026v ，而PN 结正向压降约为十分之几伏，则KTeU e/>>1,(1)式括号内-1项完全可以忽略，于是有：KT eU e I I /0 (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 。
PN结伏安特性的测量(实验报告示例)
PN结伏安特性的测量（实验报告示例）重要的事情放在前面：本文大多数内容（包括实验目的、实验原理、实验仪器、实验内容、思考题）均源于大学物理实验指导书，并非本人原创，其余均为本人原创。
实验数据均为本人经过实验得出，放在这里是为了展示完整的实验报告，并供读者参考和学习，请端正学习心态，切勿抄袭、无故修改、伪造实验数据！实验报告正文：一、实验目的1.锻炼空间想象、逻辑推理能力。
2.训练应变能力以及强化严谨分析问题的能力和务实的工作作风。
3.形成科学探索研究素养。
4.培养和提高在半导体领域的基本实验测试技术。
二、实验原理半导体分本征和杂质两大类。
纯净的无杂质的半导体称为本征半导体。
在本征半导体中掺入微量的杂质，将显著地改变半导体的特性，成为杂质半导体。
若在锗中掺入百万分之一的砷后，其导电率将提高数万倍。
杂质半导体分空穴型（P型）和电子型（N型）两种。
下面对它们的导电性分别作一些简要的说明。
如图7-1所示，将五价杂质原子砷掺入四价硅（Si）中，砷有五个价电子，其中四个价电子与相邻的硅原子形成共价键，第五个价电子所受的束缚较小，它可环绕带正电的砷离子运动。
砷这类五价杂质称为施主杂质。
由于含有施主杂质半导体的载流子为电子，故掺有施主杂质的半导体也叫做N型半导体。
如图7-2所示，将三价杂质硼（B）掺入到四价半导体锗中，由于硼有三个价电子，它和相邻的锗原子构成共价键时，缺少一个价电子，于是就存在一个带+e电荷的空穴。
这个空穴在带－e电荷的硼离子的作用下，将环绕带负电的硼离子运动。
硼这类三价杂质则称为受主杂质。
由于含有受主杂质半导体的载流子为空穴，故掺有受主杂质的半导体也叫做P型半导体。
当P型半导体和N型半导体相接触时，在它们相接触的区域就形成了PN结。
实验中发现，PN结两端没有外加电压时，半导体中没有电流；当PN结两端加上外电压时，就有电流通过，电流的大小和方向跟外加电压有关。
图7-3是从实验中得出的PN结伏安特性曲线。