大学物理实验报告23 - PN结温度传感器特性1(2)

a?y?bx根据最小二乘法的计算公式：

b?xy?x?y r?x?(x)222xy?x?y(x?x)(y?y)222(P 27页)

x?1nn?i?1xi, x2?1nn?xi?12i,

y?1kk?i?1yi, xy?1nn?xyi?1

列表计算：（双击该表可见计算过程）

n1234567891011121314b＝

U1U20.310.320.330.340.350.360.370.380.390.40.410.420.430.44平均值0.0730.1040.160.230.3370.4990.7331.0941.5752.3483.4955.1517.52811.32538.79688x20.31-2.6173-0.811360.09610.32-2.26336-0.724280.10240.33-1.83258-0.604750.10890.34-1.46968-0.499690.11560.35-1.08767-0.380690.12250.36-0.69515-0.250250.12960.37-0.31061-0.114930.13690.380.0898410.0341390.14440.390.4542550.177160.15210.40.8535640.3414260.160.411.2513330.5130470.16810.421.6391910.688460.17640.432.0186290.8680110.18490.442.4270131.0678860.19360.375-0.110180.0217270.14225a＝-14.659r＝xyx?yy26.8502385.1228183.3583552.1599471.1830310.4832320.0964780.0080710.2063480.7285711.5658352.6869474.0748655.8903912.4582230.999972 由此可知，相关系数r=0.99972,指数拟合的很好，也就说明PN结扩散电流-电压关系遵循指 数分布规律。计算玻尔兹曼常数，由表中数据得

e/k?bT?38.79?(273.15?26.00)?1.160?10CK/J

4则：k测?ee/k?1.602?10?1941.160?10?1.38?10-23J/K

2、求PN结温度传感器的灵敏度S，0K时硅材料禁带宽度Ego。

用作图法对Ube?T数据进行处理：（图省略）所画的直线的斜率，即PN结作为温度传感器时

的灵敏度s??2.30mV/K，表明PN结是负温度系数的。截距Ugo?1.30V（0K温度）； 则Ego?eU?1.30电子伏特。 【实验结果】

1、测量值k测?1.38?10-23J/K 与公认值k0?1.381?10?23J/K相当一致。

实验结果：

?k测＝1.38?10-23J/K? k测?k0??100%?0.08%?A＝k0? 2、硅在0K温度时禁带宽度公认值Ego?1.205电子伏特，上述结果与实际大小基本吻合。由于PN结温度传感器的线性范围为－50℃－－150℃，在常温时，非线性项将不可完全忽略，所以本实验测得

Ego?1.30电子伏特是合理的。

【问题讨论】

谈谈自己对本实验的体会与建议等。

禁带宽度(Band gap)是指一个能带宽度(单位是电子伏特(ev)).固体中电子的能量是不可以连续取

值的，而是一些不连续的能带。要导电就要有自由电子存在。自由电子存在的能带称为导带（能导电）。被束缚的电子要成为自由电子，就必须获得足够能量从而跃迁到导带，这个能量的最小值就是禁带宽度。锗的禁带宽度为0.66ev；硅的禁带宽度为1.12ev；砷化镓的禁带宽度为1.43ev。禁带非常窄就成为金属了，反之则成为绝缘体。半导体的反向耐压，正向压降都和禁带宽度有关。

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