文档介绍：半导体 PN 结的物理特性实验报告
姓名：陈晨学号：********** 专业：物理学系日期：2013 年 12 月 16 日
一、引言
半导体 PN 结是T 随温度 T 的变
0 kT
化相比（eU-T） /kT 很缓慢，可以视为常数。
（3）当正向电压 U 不变时作 lnI-1/T 图像并进行线性拟合，得到拟合方程斜率（eU-E） /k，
代入已知常数便得 0K 时 PN 结材料的禁带宽度 E；当正向电流 I 不变时作 U-T 图并进行线性
拟合，得到拟合直线截距 E/e，带入已知常数，便得 0K 时 PN 结材料的禁带宽度 E。

3、实验装置及其原理
（1）如图所示为由运算放大器组成的电流 -电压变换器电路图，电压表 V1 测量的是正向电
压 U1，电压表 V2 测量的是正向电流 I 经运算放大器放大后所对应的电压 U2，分析电路后
可知，正向电流 I≈U /R ，其中 R 为反馈电阻。通过二极管的正向电流除了扩散电流外，还
2 f feU eU
包括耗尽层复合电流，其正比于 e 2 kT ，以及表面电流，其正比于 e mkT ，一般 m>2。
（2）本实验中不使用硅二极管进行测量，而是将硅三极管的集电极 c 与基极 b 短接代替 PN
结进行测量．此时集电极电流只包含扩散电流，而耗尽层复合电流主要在基极 b 出现，测
量集电极电流时不包括它。若实验时选取性能良好的硅三极管，并处于较低的正向偏置，
则表面电流的影响可以完全忽略。

图 1 电压-电流变换器电路图 2 实验装置
(其中 A 为三极管 B 为温度传感器 C 为试管 D 为磁性转子 E 为加热器 F 为烧杯)

三、实验过程
1、测量 PN 结正向电流 I 与正向电压 U 的关系
（1）搭建如图所示实验装置，将三极管与温度传感器浸没在盛有油的试管中，将试管与加
热器浸没在盛满水的烧杯中，将磁性转子放置在烧杯底部，用铝盖盖板住烧杯，接通电源。
（2）测量室温 T，粗测 PN 结正向电压 U 与正向电流 I 放大后对应的电压 U 之间的关系，