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6物理实验第23卷第lO期

PN结正向伏安特性曲线随温度的变化

胡险峰朱世国
(四川大学物理学院四川成都610064)

摘要：介绍了在不同温度下，PN结正向伏安特性曲线的自动测量方法。讨论了PN结伏安特性与温度的关
系．由于正向结电压小于内建电势差，温度升高或正向结电压增加，正向结电流将增大，温度升高反向结电流也相
应增加．当温度趋向OK时。正向结电压趋向内建电势差．
关键词：PN结I伏安特性曲线I温度；内建电势差
中圈分类号：0475文献标识码：A文章编号~1005—4642(2003)10—0006—04

Variationofpositivevolt-amperecharacteristicsof
PNjunctionwithtemperature

HUXian-fengZHUShi—guo
(PhysicsCollege，SichuanUniversity，Chengdu，Sichuan，610064)

Abstract：Theauto—measuringmeansofpositivevolt—amperecharacteristicsofPNjunction
atdifferenttemperatureiSintroduced，andtherelationofvolt—amperecharacteristicsofPN
junctionwithtemperatureisdiscussed．DuetOpositivejunctionvoltsmallerthanbuild—up
potentialinsidePNjunction，thepositivejunctioncurrentincreaseswiththeraiseoftemperature
orpositivejunctionvolt，andthereversejunctioncurrentalsoincreaseswithtemperature．The
positivejunctionvolttendstowardsthebuild—uppotentialwhiletemperaturegoestOOK．
Keywords：PNjunction；volt—amperecharacteristics；temperature；build-uppotential

的特性．本文介绍PN结正向伏安特性曲线实
引言
验的测量方法，并对测量结果进行了分析讨论．
对PN结伏安特性的认识是基于肖克莱方
2实验测量
程，一般只讨论一定温度下PN结的伏安特性，
当用PN结做温度传感器时，则要考虑PN结由于基础物理实验课的特点，实验室一般
的伏安特性随温度的变化．使用TS—B—I型温不具备精密的恒温控制装置，不可能让学生在
度传感技术实验仪、MSC一2型A／D转换卡、加实验时间内完成不同温度下恒温测量PN结正
热器、计算机等仪器，编写自动测量程序，可自向伏安曲线的工作，只能采用慢速变温，快速测
动测量PN结正向伏安曲线随温度的变化．将量结电流和结电压的方法．这就需要对温度、结
PN结正向伏安曲线随温度变化的测量作为基电流和结电压的自动测量．当加热器使PN结
础物理实验内容，可让学生进一步认识PN结升温时，计算机检测PN结的温度，在温度达到

物理实验第23卷第lO期7

程序设定值后，通过A／D转换卡输出阶梯变化性拟合函数为
的电压，加到PN结上，同时采集结电流．图1V一(一2．546+1291)mV
电路可以实现PN结正向伏安特性曲线随温度将线性拟合函数外推到温度为OK的情
变化的自动测量．形，结电压上升到1．291V．

《

＼

图1自动测量电路
要保证准确测量结电流，应适当调配元件
参量，足。的取值应保证送入A／D转换卡的电
压不超过最大模入电压，若最大模入电压为
5V，可以在370---470k1"l范围内取值，太小不利
于充分利用A／D转换卡最大模入电压及提高
对模入电压的分辨率．要保证程序指定的输出
电压是实际加到PN结上的电压，图1中R·和
R。构成的分压电路的分压比，应根据A／D转
换卡的最大模出电压和结电压扫描范围来选
择．
按图1将电路与A／D转换卡连接好，并把
温度传感器的输出与A／D转换卡连接好．把热
敏元件和3DK7晶体管绑在一起，放入加热油
槽，调节加热器，使升温或降温速度保持在1～图33KD7Ee结电压随温度线性变化
2"C／rain．避免温度变化太快，是为了保证程序在图2所示的数据中，取结电压为
检测到设定的测温点，同时也保证PN结的伏0．36V的结电流和温度数据，作结电流随温度
安曲线上各个实验点基本是在同一个温度下测变化的曲线，如图4所示，结电流随温度按指数
量的．规律变化，指数拟合函数为

一(8×10。