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。