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实验题目：PN结正向压降温度特性的研究
实验目的：
了解PN结正向压降随温度变化的根本关系式。
在恒流供电条件下，测绘PN结正向压降随温度变化曲线，并由此确定其灵敏度和被测PN结材料的禁带宽度。
学习用PN结测温的方法。
实验原理：
理想PN结的正向电流IF和压降VF存在如下近似关系
〔1〕
其中q为电子电荷；k为波尔兹曼常数；T为绝对温度；Is为反向饱和电流，它是一个和PN结材料的禁带宽度以与温度等有关的系数，可以证明
〔2〕
其中C是与结面积、掺质浓度等有关的常数：r也是常数；Vg(0)为绝对零度时PN结材料的导带底和价带顶的电势差。
将〔2〕式代入〔1〕式，两边取对数可得
〔3〕
其中
这就是PN结正向压降作为电流和温度函数的表达式。令IF=常数，如此正向压降只随温度而变化，但是在方程〔3〕中，除线性项V1外还包含非线性项Vn1项所引起的线性误差。
设温度由T1变为T时，正向电压由VF1变为VF，由〔3〕式可得
〔4〕
按理想的线性温度影响，VF应取如下形式：
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〔5〕
等于T1温度时的值。
由〔3〕式可得
〔6〕
所以
〔7〕
由理想线性温度响应〔7〕式和实际响应〔4〕式相比拟，可得实际响应对线性的理论偏差为〔8〕
设T1=300°k，T=310°k，取r=*,由〔8〕式可得∆=，而相应的VF的改变量约20mV，相比之下误差甚小。不过当温度变化X围增大时，VF温度响应的非线性误差将有所递增，这主要由于r因子所致。
综上所述，在恒流供电条件下，正向压降几乎随温度升高而线性下降，可以改善线性度的方法大致有两种：
1、对管的两个be结分别在不同电流IF1，IF2下工作，由此获得两者电压之差〔VF1- VF2〕与温度成线性函数关系，即
由于晶体管的参数有一定的离散性，实际与理论仍存在差距，但与单个PN结相比其线性度与精度均有所提高。
2、利用函数发生器，使IF比例于绝对温度的r次方，如此VF—T的线性理论误差为∆=0。
四、实验装置
实验系统由样品架和测试仪两局部组成。样品架的结构如下列图，其中A为样品室，是一个可卸的筒状金属容器，筒盖内设橡皮0圈盖与筒套具相应的螺纹可使用两者旋紧保持密封，待测PN结样管〔采用3DG6晶体管的基极与集电极短接作为正级，发射极作为负极，构成一只二极管〕和测温元件〔AD590〕均置于铜座B上，其管脚通过高温导线分别穿过两旁空芯细管与顶部插座P1连接。加热器H装在中心管的支座下，其发热部位埋在铜座B的中心柱体内，加热电源的进线由中心管上方的插孔P
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2引入，P2和引线〔高温导线〕与容器绝缘