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。
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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。