PN结正向压降与温度关系研究

PN 结正向压降与温度关系研究

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。

1、 学习用PN 结测温的方法。

二、实验仪器

PN 结测试仪和加热仪

三、实验原理

早在六十年代初，人们就试图用PN 正向压降随温度升高而降低的特性作为测温元件，由于当时PN 结的参数不稳定，始终未能进入实用阶段。随着半导体工艺水平的提高以及人们不断地探索，到七十年代时，PN 结以及在此基础上发展起来的晶体管温度传感器，已成为一种新的测温技术跻身于各个应用领域了。

众所周知，常用的温度传感器有热电偶、测温电阻器和热敏电殂等，这些温度传感器均有各自的优点，但也有它的不足之处，如热电偶适用温度范围宽，但灵敏度低、线性差需要参考温度；热敏电阻灵敏度高、热响应快、体积小，缺点是非线性，这对于仪表的校准和控制系统的调节均感不便；测温电阻器如铂电阻虽有精度高、线性好的长处，但灵敏

度低且价格昂贵；而PN 结温度传感器则具有灵敏度高、线性好、热响应快和体小轻巧等特点，尤其是温度数字化、温度控制以及用微机进行温度实时讯号处理等方面，乃是其它温度传感举所不能相比的，其应用势必日益广泛。目前结型温度传感器主要以硅为材料，原因是硅材料易于实现功能化，即将测温单元和恒流、放大等电路组合成一块集成电路。美国Motorola 电子器件公司在1979年就开始生产测温晶体管及其组件，如今灵敏度高达lOOmV ／℃、分辨率不低于0.1℃的硅集成电路温度传感器也已问世。

但是以硅为材料的这类温度，传感器也不是尽善尽美的，在非线性不超过标准值0.5％的条件下，其工作温度一般为一50℃～150℃，与其它温度传感器相比，测温范围的局限性较大，如果采用不同材料如锑化铟或砷化镓的PN 结可以展宽低温区或高温区的测量范围。 八十年代中期我国就研制成功以SiC 为材料的PN 结温度传感器，其高温区可延伸到500℃，并荣获国际博览会金奖。自然界有丰富的材料资源，而人类具有无穷的智慧，理想的温度传感器正期待着人们去探索、开发。

理想PN 结的正向电流I F 和压降V F 存在如下近似关系式。

)exp(

kT

qV I I F

s F ＝ ……………………………………(1) 其中q 为电子电荷；k 为玻尔兹曼常数；T 为绝对温度：s I 为反向饱和电流，它是一个和PN 结材料的禁带宽度以及温度等有关的系数，可以证明如下：

对于P +

N 结(P +

指P 区为重掺杂)，在杂质导电范围内，s I 的表达式为：

)(

P

P

n s L D AqP I ＝ ………………………………………(2) A 为面积；n P 为N 区的少数载流子(空穴)平均浓度；P L 为空穴扩散长度，P D 扩散系数。n P 、P L 和P D 均随温度和材料的掺质浓度而变化。

根据热平衡公式2n i p n =（i n 为本征载流子浓度）。把N 区的少子浓度用掺杂D N 来表示，则：

3

1(0)1.exp()g n D D E n P T N N kT

＝

(3)

)0(g E 为绝对零度时的禁带宽度。

利用P

P

P P L D D L τ

＝(τ为少数载流子寿命)和爱因斯坦关系p q kT D P μ＝(p μ为空穴

迁移率)，将s I 化为T 的函数，则s I 可改写成如下形式：

(0)exp[]g r s qV I CT kT

-

＝ (4)

其中C 是与结面积、掺杂浓度等有关的常数；r 也是常数(r 的数值取决于少数载流子迁移率与温度的关系，通常取r ＝3.4)；)0(g V 为绝对零度时PN 结材料的导带底和价带顶的电势差。将(4)式代入(1)式，两边取对数可得

11(0)(ln )ln r F g n F k c KT

V V T T V V q I q

--=+＝ (5)

其中:T I c

q

k

V V F

g )ln

()0(1-＝，)(ln 1r n T q kT V -＝。 方程(5)就是PN 结正向压降作为电流和温度函数的表达式，它是PN 结温度传感器的基

本方程。令I F ＝常数，则正向压降只随温度而变化，但是在方程(5)中，除线性项V 1，外还包含非线性项1n V 。下面来分析一下1n V 项所引起的线性误差。

设温度由1T 变为T 时，正向电压由1F V 变为F V ，由(5)式可得：

r

F g g F T T q kT T T V V V V )ln(]

)0([)0(1

11---＝ ……………(6) 按理想的线性温度响应，V F 应取如下形式：

)(11

1T T T

V V V F F -??＋

＝理想 ………………………………(7) T

V F ??1等于T 1温度时的T V

F ??值。

由(5)式可得:

r q

k T V V T V F g F ---??111

)0(＝,代人（7）式得：

)]()0([11

1

1T T r q

k

T V V V V F g F ----

＋＝理想 )(]

)0([)0(111T T r q

k

T T V V V F g g ----＝ ……………………………………… (8) 由理想线性温度响应(8)式和实际响应(6)式相比较，可得实际响应对线性的理论偏差为

r F T T

q KT T T r q k V V )ln()(1

1＋＝＝理想--? (9)

设T 1＝300K ，T ＝310K ，取r ＝3.4，由(9)式可得?＝0.048mV ，而相应的F V 的改变量约20mV ，相比之下误差甚小。不过当温度变化范围增大时，F V 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，PN 结的F V 对T 的依赖关系取决于线性项V 1，即正向压降几乎随温度升高而线性下降，

综上所述，对给定的PN 结材料，在允许的温度变化区间内，在恒流供电条件下，PN 结

的正向电压V F 对温度的依赖关系取决于线性项V 1，正向电压V F 几乎随温度升高而线性下降。即：

T I c

q k V V F

g F )ln ()0(-＝ (10)

这就是PN 结测温的依据。

温度T 是热力学温度，在实际使用时会有不便之处，为此，我们进行温标转换，采用摄氏温度t 来表示。即T=273.2＋t

令V F 在初始摄氏温度为t R 时的值为)(R F t V ,则在摄氏温度为t 时F V 的值为

V t V V R F F ?＋＝)(，代入公式(10)得：

V t V R F ?＋)(＝)2.273)(ln ()0(t I c

q k V F

g ＋-

设t =R t 0

C 时，令V ?=0，则有：

)(R F t V ＝)2.273)(ln ()0(R F

g t I c

q k V ＋- (11)

而对于其它温度t 0

C ，有(ln )F

k c V t q

I ?=-?。定义F I c

q k s ln

＝为PN 结温度传感器灵敏度，则有：

.V S t ?=-? (12)

其中：R t t t ?=-

这就是PN 结温度传感器在摄氏温标下的测温原理公式。

这就是PN 结测温的依据。必须指出，上述结论仅适用于杂质全部电离，本征激发可以

忽略的温度区间(对于通常的硅二极管来说，温度范围约-50℃～150℃)。如果温度低于或高于上述范围时，由于杂质电离因子减小或本征载流子迅速增加，F V —T 关系将产生新的非线性，这一现象说明F V —T 的特性还随PN 结的材料而异，对于宽带材料(如GaAs)的PN 结，其高温端的线性区则宽；而材料杂质电离能小(如Insb)的PN 结，则低温端的线性范围宽，对于给定的PN 结，即使在杂质导电和非本征激发温度范围内，其线性度亦随温度的高低而

有所不同，这是非线性项1n V 引起的；由1n V 对T 的二阶导数T dT V d n 1

2

12=可知dT

V d n 1的变化与T 成反比，所以F V —T 的线性度在高温优于低温端，这是PN 结温度传感器的普遍规律。此外，由(4)式可知，减小F I ，可以改善线性度，但并不能从根本上解决问题，目前行之有效的方法大致有两种：

1.利用对管的两个be 结(将三极管的基极与集电极短路与发射极组成一个PN 结)，分别在不同电流1F I 、2F I 下工作，由此获得两者之差)(21F F V V -与温度成线性函数关系，即

1122

()ln()F F F F I kT

V V q I -=

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，这种电路结构与恒流、放大等电路集成一体，便构成集成电路温度传感器。

0kira 0hte 等人提出的采用电流函数发生器来消除非线性误差，由(3)式可知，非线性误差来自r

T 项，利用函数发生器，F I 比例于绝对温度的r 次方，则F V —T 的线性理论误差为0＝?。实验结果与理论值颇为一致，其精度可达0.01℃。

四、实验方法和内容

本实验采用了TH —J 型PN 结正向压降温度特性实验组合仪，这是用于了解温度传感器工作原理的关键物理实验，也是集电学和热学为一体的一个综合实验仪器。

1.实验系统检查与连接

A ．取下样品室的筒套(左手扶筒盖，右手扶筒套逆时针旋转)，待测PN 结管和测温元件应分放在铜座的左、右两侧圆孔内，其管脚不与容器接触，然后放好筒盖内的橡皮O 圈，装上筒套。O 圈的作用是当样品室在冰水中进行降温时，以防止冰水渗入室内。

B ．控温电流开关置“关”位置，此时加热指示灯不亮。接上加热电源线和信号传输线。两者连线均为直插式，在连接信号线

时，应先对准插头与插座的凹凸定位标记，再按插头的紧线夹部位，即可插入。而拆除时，应拉插头的可动外套，决不可鲁莽左右转动，或操作部位不对而硬拉，否则可能拉断引线影响实验。

2.V F (0)或V F (T R )的测量和调零

*(1) V F (0)的测量和调零

将样品室埋入盛有冰水(少量水)的杜瓦瓶中降温，开启测试仪电源(电源开关在机箱后面，电源插座内装保险丝)，预热数分钟后，将“测量选择”开关(以下简称K)拨到I F ，由“I F 调节”使I F ＝50A μ，待温度冷却至0℃时，将K 拨到V F ，记下V F (0)值，再将K 置于V ?,由“V ?调零”，使0＝V ?。

(2) V F (t R )的测量和调零

实验室没有配备盛有冰水(少量水)的杜瓦瓶时，本实验的起始温度T s 亦可直接从室温开始。开启测试仪电源(电源开关在机箱后面，电源插座内装保险丝)，预热数分钟后，将“测量选择”开关(以下简称K)拨到I F ，由“I F 调节”使I F ＝100A μ；将K 拨到V F ，记下V F (t R )值；将K 置于V ?,由“V ?调零”，使0＝V ?；记下室温t R 。

3.测定—t 曲线 开启加热电源(指示灯即亮)，逐步提高加热电流进行变温实验，并记录对应的V ?和t ，至于V ?、t 的数据测量，可按V ?每改变10立即读取一组V ?、t ，这样可以减小测量误

I F ＝分别取10A μ、1mA 重复以上实验。

*应该注意：在整个实验过程中，升温速率要慢。且温度不宜过高，最高温度最好控制在120℃左右。

五、实验数据要求

1.求被测PN 结正向压降随温度变化的灵敏度S(mV ／℃)。作V ?—t 曲线，其斜率就是S 。比较不同I F 下V ?—t 曲线的灵敏度与线性度。

2.取一组数据估算被测PN 结材料硅的禁带宽度E g (0)＝q V g (0)电子伏。根据(11)式可得：

()

R R F g t S t V V +2.273)()0(＋＝

将实验所得的E g (0)与公认值E g (0)＝1.21电子伏比较，求其相对百分误差。

六、预习思考题

1、实验研究什么？如何研究？

2.研究PN 结正向压降随温度变化的意义？

附录：TH －J 型PN 结正向压降温度特性实验组合仪使用说明书

TH －J 型PN 结正向压降温度特性实验组合仪是了解温度传感器工作原理的关键物理实验，也是集电学和热学为一体的一个综合实验仪器，仪器设计合理、性能优异、读数直观、安全可靠，适用于大专院校的普通物理实验和有关专业的基础实验。 一、实验装置简介 1、样品室

样品室的结构如图2所示，其中A 为样品室，是一个可卸的筒状金属容器。待测PN 结样管（采用3DG6晶体管的基极与集电极短接作为正极，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心细管与顶部插座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P2引入，P2和引线（外套瓷管）与容器绝缘容器为电源负端，通过插件P1的专用线与测试仪机壳相连接地，将被测PN 结的温度和电压信号输入测试仪。D 为待测P Ｎ结，T 为测温元件。P1为待测P Ｎ结和测温元件的信号引线。P2为加热电源插座。 2、测试仪

测试仪由恒流源、基准电压源和显示等单元组成。

恒流源有两组，其中一组提供IF ，电流输出范围为0～1000μA 连续可调，另一组用于加热，其控温电流为0.1～1A ，分为十档，逐档递增或递减0.1A 。

基准电压源亦分两组，一组用于补偿被测PN 结在0℃或室温TR 时的正向压降VF （0）或VF （TR ），可通过设置在面板上的“ΔV 调零”电位器实现ΔV ＝0，并满足此时若升温，ΔV ＜0；若降温，则ΔV ＞0，则表明正向压降随温度升高而下降。另一组基准电压源用于温标转换和校准，因本实验用AD590温度传感器测温，其输出电压以1mV/°K 正比于绝对温度，它的工作温度范围为218.2～423.2 °K （即－55～150℃），相应输出电压为218.2～

423.2mV 。要求配置

214

的

LED

显示器，为了简化电路而又保持测量精度，设置了一组273.2 mV （相当于AD590在0℃时的输出电压）的基准电压，其目的是将上述的绝对温标转换成摄氏温标，则对应于－55～150℃的工作温区内，输送给显示单元的电压为－55～150 mV 。便可采用量程为±200.0 mV

的213

位LED 显示器进行测量。

另一组量程为±1000 mV 的 3 1/2 位LED 显示器用于测量IF 、VF 和ΔV ，可通过“测量选择”开关来实现。此外，仪器设有VT （温度数字量）和ΔV 的输出口，可供XY 函数记录仪使用。测量的框图如图3所示。

DS 为待测PN 结，RS 为IF 的取样电阻，开关K 起测量选择与极性变换作用，其中R 、P 测IF ，P 、D 测VF ，S 、P 测ΔV 。 二、主要技术指标

1．样管工作电流源：

输出电流：0～1000μA ，连续可调，调节精度可达1mA ； 电流稳定度：优于10－3（交流输入电压变化±10％）； 负载稳定度：优于10－3（负载由额定值变为零）； 电流指示：2

1

3

位发光管数字显示，精度不低于0.5％。 2．加热电流源： 0.1～1A ，分十档，逐档递增或减0.1A ，最大输出负载电压15V 。 3．温度传感器AD590： 测温范围：218.2～423.2°K （即－50℃～150℃）； 输出电压范围：218.2～423.2mV ； 测量误差：小于0.5℃。 4．电流、电压和温度的测量分别采用两组 2

1

3

位LED 显示，精度不低于0.5％。 三、使用说明

1．按照样品结构图组装样品架。

2．顺时针旋转IF 调节旋钮，取IF ＝50μΑ；控温电流开关置“关”位置；将两端带插头的四芯屏蔽电缆一端插入测试仪的“信号输入”插座，另一端插入样品室顶部插座。连接时，应先将插头与插座的凹凸定位部位对准，再按插头的紧线夹部位，便可插入；在拆除时，只要拉插头的可动外套部位即可，切勿扭转或硬拉，以免断线。

打开位于机箱背后的电源开关，两组显示器即有指示，如发现数字乱跳或溢出（即首位显示“1”，后三位不显示），应检查信号耦合电缆插头是否插好或电缆芯线有否拆断或脱焊及检查待测PN 结和测温元件管脚是否与容器短路或引线脱落。

3．将“测量选择”开关（以下简称K ）拨到IF ，转动“IF 调节”旋钮，IF 值可变，将K 拨到VF ，调IF ，VF 亦变，再将K 拨到ΔV ，转动“ΔV 调零”旋钮,可使ΔV ＝0，

说明仪器以上功能正常。

4．将两端带“手枪式”插头导线分别插入测试仪的加热电源输出孔和样品室的对应输入孔，启动控温电流开关（置0.2A档）加热指示灯即亮，1～2分钟后，即可显示出温度上升。至此，仪器运行正常。

5．仪器的温标设定，在出厂之前已在0℃（冰、水混合）条件进行严格校准，如有偏差可在室温（分辨率为0.1℃温标）实现复校。

6．用户如果要求实验的变温范围为0～120℃，需自备一只广口杜瓦瓶。

肖特基二极管常用参数大全分析

肖特基（势垒）二极管（简称SBD）整流二极管的基本原理?FCH10A15型号简称：10A15 ?主要参数：IF(AV)=10A, VRRM=150V ?产品封装：TO-220F ?脚位长度：6-12mm ?可测试参数：耐压VRRM 正向压降(正向直流电压)VF 漏电IR ?型号全名：FCH20A15 ?型号简称：20A15 ?主要参数：20A 150V ?产品封装：TO-220F ?可测试参数：耐压VRRM 正向压降(正向直流电压)VF 漏电IR ?在金属（例如铅）和半导体（N型硅片）的接触面上，用已形成的肖特基来阻挡反向电压。肖特基与PN结的整流作用原理有根本性的差异。其耐压程度只有40V左右。 其特长是：开关速度非常快：反向恢复时间特别地短。因此，能制作开关二极和低压大电流整流二极管。 肖特基整流二极管的主要参数 ?以下是部分常用肖特基二极管型号，以及耐压和整流电流值：

肖特基二极管 肖特基二极管常用参数大全 型号制造商封 装 If/A Vrrm/V 最大Vf/V 1SS294 TOS SC-59 0.1 40 0.60 BAT15-099 INF SOT143 0.11 4 0.32 BAT54A PS SOT23 0.20 30 0.50 10MQ060N IR SMA 0.77 90 0 .65 10MQ100N IR SMA 0.77 100 0.9 6

0.34 SS12 GS DO214 1.00 20 0.50 MBRS130LT3 ON - 1.00 30 0 .39 10BQ040 IR SMB 1.00 40 0 .53 RB060L-40 ROHM PMDS 1.00 40 0.55 RB160L-40 ROHM PMDS 1.00 40 0.55 SS14 GS DO214 1.00 40 0.50 MBRS140T3 ON - 1.00 40 0 .60 10BQ060 IR SMB 1.00 60 0 .57 SS16 GS DO214 1.00 60 0.75 10BQ100 IR SMB 1.00 100 0.7 8 MBRS1100T3 ON - 1.00 100 0.7 5 10MQ040N IR SMA 1.10 40 0 .51 15MQ040N IR SMA 1.70 40 0 .55 PBYR245CT PS SOT223 2.00 45 0.45

PN结的伏安特性与温度特性测量

PN结正向压降与温度特性的研究 【实验目的】 1.研究pn结正向压降与温度之间的关系。 2.提出利用pn结的这个特性设计温度传感器的方案。 【实验仪器】 1、 pn结物理特性实验仪。 2、保温杯。 3、开水、冰块等。 【实验原理】 1、理想的pn结正向电流IF 与压降VF 存在如下近似关系 式中,q 为电子电量,K=1、38×10－23J?K-1为玻尔兹曼常数,T 为热 力学温度,Im 为反向饱与电流,它的大小 其中C 就是与半导体截面积、掺杂浓度等因素有关的常数;γ就是热学中的比热比,也就是一个常数;Vg(0)就是热力学温度T=0 时,PN 结材料的能带结构中,它的导带底、价带顶之间的电势差—8212 —半导体材料的能带理论中,把有电子存在的能量区域称作价带,空着的能量区域叫导带,而电子不能存在的能量区域叫禁带。 将式(2)带入式(1),两边取对数可得 (3) 其中,。式(3)就是PN 结温度传感器的基本方程。当正向电流IF为常数时,V1 就是线性项,Vn1 就是非线性项,这时正向压降只随温度的变化而变化,但其中的非线性项Vn1引起的非线性误差很小(在室温下,γ=1、4 时求得的实际响应对线性的理论偏差仅为0、048mV)。因此,在恒流供电情况下,PN 结的正向压降VF 对温度T 的依赖关系只取决于线性项V1,即在恒流供电情况下,正向压降VF 随温度T

的升高而线性地下降,这就就是PN 结测温的依据。我们正就是利用这种线性关系来进行实验测量。 必须指出,上述结论仅适用于掺入半导体中的杂质全部被电离且本征激发可以忽略的温度区间,对最常用的硅二极管,温度范围约为-50℃—50℃,若温度超出此范围,由于杂质电离因子减小或本征激发的载流子迅速增加,VF —T 的关系将产生新的非线性。更为重要的就是,对于给定的PN 结,即使在杂质导电与非本征激发的范围内,其线性度也会随温度的高低有所不同,非线性项Vn 1 随温度变化特征决定了VF —T 的线性度,使得VF —T 的线性度在高温段优于低温段,这就是PN 结温度传感器的普遍规律。同时从式(1)、(2)、(3)可以瞧出,对给定的PN 结,正向电流IF 越小非线性项越小,这说明减小IF ,可以改善线性度。 2、PN 结的结电压be U 与热力学温度T 关系测量。 实验线路 测温电路 通过调节实验电路中电源电压,使上电阻两端电压保持不变,即电流I ＝100μA 。同时用电桥测量铂电阻T R 的电阻值,通过查铂电阻值与温度关系表,可得恒温器的实际湿度。从室温开始每隔5℃－10℃测一定be U 值(即V 1)与温度θ(℃)关系,求得T U be -关系。 当PN 结通过恒定小电流(通常电流I ＝1000μA),由半导体理论可得be U 与T 近似关系: go be U ST U += (3) 式中S ≈－2、3C mV o /为PN 结温度传感器灵敏度。由go U 可求出温度0K 时半导体材料的近似禁带宽度go E ＝go qU 。硅材料的go E 约为1、20eV 。 【实验内容与步骤】

PN结正向压降温度特性的研究实验

一、实验题目：PN 结正向压降温度特性的研究 二、实验目的：了解PN 结正向压降随温度变化的基本关系式。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。 三、实验背景： 早在六十年代初，人们就试图用PN 结正向压降随温度升高而降低的特性作为测温元件，由于当时PN 结的参数不稳定，始终未能进入实用阶段。随着半导体工艺水平的提高以及人们不断地探索，到七十年代时，PN 结以及在此基础上发展起来的晶体管温度传感器，已成为一种新的测温技术跻身各个应用领域了。 众所周知，常用的温度传感器有热电偶、测温电阻器和热敏电阻等，这些温度传感器均有各自的优点，但也有它的不足之处，如热电偶适用范围宽，但灵敏度低、线性差且需要参考温度；热敏电阻灵敏度高、热响应快、体积小、缺点是非线性，这对于仪表的校准和控制系统的调节均感不便；测温电阻器如铂电阻虽有精度高、线性好的长处，但灵敏度低且价格昂贵；而PN 结温度传感器则具有灵敏度高、线性好、热响应快和体积轻巧等特点，尤其是在温度数字化、温度控制以及用微机进行温度实时信号处理等方面，乃是其他温度传感器所不能相比的，其应用势必日益广泛。目前结型温度传感器主要以硅为材料，原因是硅材料易于实现功能化，即将测温单元和恒流、放大等电路组合成一块集成电路。美国Motorola 电子器件公司在1979年就开始生产测温晶体管及其组件，如今灵敏度高达100mv/C 、分辨率不低于0.1℃的硅集成电路温度感器也已问世。但是以硅为材料的这类温度传感器也不是尽善尽美的，在非线性不超过标准值0.5%的条件下，其工作温度一般为-50℃—150℃，与其它温度传感器相比，测温范围的局限性较大，如果采用不同材料如锑化铟或砷化镓PN 结可以展宽低温区或高温区的测量范围。八十年代中期我国就研制成功以Sic 为材料的PN 结温度传感器，其高温区可延伸到500℃，并荣获国际博览会金奖。自然界有丰富的材料资源，而人类具有无穷的智慧，理想的温度传感器正期待着人们去探索、开发。 四、实验原理： 理想PN 结的正向电流I F 和压降V F 存在如下近似关系 )exp(kT qV Is I F F = （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及温度等有关的系数，可以证明 ]) 0(ex p[kT qV CT Is g r -= （2） （注：（1），（2）式推导参考 刘恩科 半导体物理学第六章第二节） 其中C 是与结面积、掺质浓度等有关的常数：r 也是常数；V g (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

肖特基二极管特性详解(经典资料)

肖特基二极管特性详解 我们所熟知的二极管被广泛应用于各种电路中，但我们真正了解二极管的某些特性关系吗?如二极管导通电压和反向漏电流与导通电流、环境温度存在什么样的关系等，让我们来扒扒很多数据手册中很少提起的特性关系和正确合理的选型。下面就随半导体设计制造小编一起来了解一下相关内容吧。 我们都知道在选择二极管时，主要看它的正向导通压降、反向耐压、反向漏电流等。但我们却很少知道其在不同电流、不同反向电压、不同环境温度下的关系是怎样的，在电路设计中知道这些关系对选择合适的二极管显得极为重要，尤其是在功率电路中。接下来我将通过型号为SM360A(肖特基管)的实测数据来与大家分享二极管鲜为人知的特性关系。 1、正向导通压降与导通电流的关系 在二极管两端加正向偏置电压时，其内部电场区域变窄，可以有较大的正向扩散电流通过PN结。只有当正向电压达到某一数值(这一数值称为“门槛电压”，锗管约为0.2V，硅管约为0.6V)以后，二极管才能真正导通。但二极管的导通压降是恒定不变的吗?它与正向扩散电流又存在什么样的关系?通过下图1的测试电路在常温下对型号为SM360A的二极管进行导通电流与导通压降的关系测试，可得到如图2所示的曲线关系：正向导通压降与导通电流成正比，其浮动压差为0.2V。从轻载导通电流到额定导通电流的压差虽仅为0.2V，但对于功率二极管来说它不仅影响效率也影响二极管的温升，所以在价格条件允许下，尽量选择导通压降小、额定工作电流较实际电流高一倍的二极管。 图1 二极管导通压降测试电路

图2 导通压降与导通电流关系 2、正向导通压降与环境的温度的关系 在我们开发产品的过程中，高低温环境对电子元器件的影响才是产品稳定工作的最大障碍。环境温度对绝大部分电子元器件的影响无疑是巨大的，二极管当然也不例外，在高低温环境下通过对SM360A的实测数据表1与图3的关系曲线可知道：二极管的导通压降与环境温度成反比。在环境温度为-45℃时虽导通压降最大，却不影响二极管的稳定性，但在环境温度为75℃时，外壳温度却已超过了数据手册给出的125℃，则该二极管在75℃时就必须降额使用。这也是为什么开关电源在某一个高温点需要降额使用的因素之一。 表1 导通压降与导通电流测试数据

MHCHXM肖特基二极管MBR20100CT

◆Half Bridge Rectified、Common Cathode Structure.◆Multilayer Metal -Silicon Potential Structure.◆Low Power Waste，High Efficiency.◆Low Voltage High Frequency Switching Power Supply.◆Low Voltage High Frequency Invers Circuit. ◆Low Voltage Continued Circuit and Protection Circuit. Summarize Absolute Maximum Ratings Symbol Data Unit VRRM 100 V VDC 100 V IFAV 2010 IFSM 150A TJ -40-+170℃ TSTG -40-+170 ℃ Electricity Character Item Minimum representative Maximum Value Unit TJ =25℃ 100 uA TJ =125℃ 10mA VF TJ =25℃IF=10A 0.82 v Forward Peak Surge Current(Rated Load 8.3Half Mssine Wave-According to JEDEC Method)Operating Junction Temperature Storage Temperature Test Condition IR VR=VRRM Item Maximal Inverted Repetitive Peak Voltage Average Rectified Forward Current TC=150℃Whole Device A unilateral maximal DC interdiction voltage MBR20100Schottky diode,in the manufacture uses the main process technology includes:Silicon epitaxial substrate,P+loop technology,The potential metal and the silicon alloy technology,the device uses the two chip,the common cathode,the plastic half package structure. ◆ RoHs Product. Productor Character ◆Beautiful High Temperature Character. ◆Have Over Voltage protect loop，high reliability.Primary Use Package ITO-220AB TO-220AB Typical Reference Data Internal Equivalent Principle MBR20100CT

肖特基二极管有哪些作用

肖特基二极管有哪些作用 肖特基二极管介绍： 肖特基二极管是以其发明人肖特基博士（Schottky）命名的，SBD是肖特基势垒二极管（SchottkyBarrierDiode，缩写成SBD）的简称。SBD不是利用P型半导体与N型半导体接触形成PN结原理制作的，而是利用金属与半导体接触形成的金属－半导体结原理制作的。因此，SBD也称为金属－半导体（接触）二极管或表面势垒二极管，它是一种热载流子二极管。 肖特基二极管是近年来问世的低功耗、大电流、超高速半导体器件。其反向恢复时间极短（可以小到几纳秒），正向导通压降仅0.4V左右，而整流电流却可达到几千毫安。这些优良特性是快恢复二极管所无法比拟的。中、小功率肖特基整流二极管大多采用封装形式。 肖特基二极管原理 肖特基二极管是贵金属（金、银、铝、铂等）A为正极，以N型半导体B为负极，利用二者接触面上形成的势垒具有整流特性而制成的多属-半导体器件。因为N型半导体中存在着大量的电子，贵金属中仅有极少量的自由电子，所以电子便从浓度高的B中向浓度低的A中扩散。显然，金属A中没有空穴，也就不存在空穴自A向B的扩散运动。随着电子不断从B扩散到A，B表面电子浓度表面逐渐降轻工业部，表面电中性被破坏，于是就形成势垒，其电场方向为B→A。但在该电场作用之下，A中的电子也会产生从A→B的漂移运动，从而消弱了由于扩散运动而形成的电场。当建立起一定宽度的空间电荷区后，电场引起的电子漂移运动和浓度不同引起的电子扩散运动达到相对的平衡，便形成了肖特基势垒。 典型的肖特基整流管的内部电路结构是以N型半导体为基片，在上面形成用砷作掺杂剂的N-外延层。阳极（阻档层）金属材料是钼。二氧化硅（SiO2）用来消除边缘区域的电场，提高管子的耐压值。N型基片具有很小的通态电阻，其掺杂浓度较H-层要高100%倍。在基片下边形成N+阴极层，其作用是减小阴极的接触电阻。通过调整结构参数，可在基片与阳极金属之间形成合适的肖特基势垒，当加上正偏压E时，金属A和N型基片B分别接电源的正、负极，此时势垒宽度Wo变窄。加负偏压-E时，势垒宽度就增加。 综上所述，肖特基整流管的结构原理与PN结整流管有很大的区别，通常将PN结整流管称作结整流管，而把金属-半导管整流管叫作肖特基整流管，近年来，采用硅平面工艺制造的铝硅肖特基二极管也已问世，这不仅可节省贵金属，大幅度降低成本，还改善了参数的一致性。 肖特基整流管仅用一种载流子（电子）输送电荷，在势垒外侧无过剩少数载流子的积累，因此，不存在电荷储存问题（Qrr→0），使开关特性获得时显改善。其反向恢复时间已能缩短到10ns以内。但它的反向耐压值较低，一般不超过去时100V。因此适宜在低压、大电流情况下工作。利用其低压降这特点，能提高低压、大电流整流（或续流）电路的效率。 肖特基二极管作用

PN结温度传感器测温实验

实验三PN结温度传感器测温实验 实验目的：了解PN结温度传感器的特性及工作情况。 所需部件：主、副电源、可调直流稳压电源、-15V稳压电源、差动放大器、电压放大器、F/V 表、加热器、电桥、温度计。 旋钮初始位置：直流稳压电源±6V档，差放增益最小逆时针到底（1倍），电压放大器幅度最大4.5倍。 实验原理：晶体二极管或三极管的PN结电压是随温度变化的。例如硅管的PN结的结电压在温度每升高1℃时，下降约2.1mV，利用这种特性可做成各种各样的PN 结温度传感器。它具有线性好、时间常数小（0.2～2秒），灵敏度高等优点，测 温范围为-50℃～+150℃。其不足之处是离散性大互换性较差。 实验步骤：(1)了解PN结，加热器，电桥在实验仪所在的位置及它们的符号。 (2)观察PN结传感器结构、用数字万用表“二级管”档，测量PN结正反向的结电 压，得出其结果。 (3)把直流稳压电源V+插口用所配的专用电阻线（51K）与PN结传感器的正向端 相连，并按图37接好放大电路，注意各旋钮的初始位置，电压表置2V档。 图三 （4）开启主、副电源，调节W1电位器，使电压表指示为零，同时记下此时水银温度计的室温 值（△t）。 （5）将-15V接入加热器（-15V在低频振荡器右下角），观察电压表读数的变化，因PN结温度 传感器的温度变化灵敏度约为：-2.1mV/℃。随着温度的升高，其：PN结电压将下降△V，该 △V电压经差动放大器隔离传递（增益为1），至电压放大器放大4.5倍，此时的系统灵敏度S ≈10mV/℃。待电压表读数稳定后，即可利用这一结果，将电压值转换成温度值，从而演示出 加热器在PN结温度传感器处产生的温度值（△T）。此时该点的温度为△T+△t。 注意事项：（1）该实验仅作为一个演示性实验。 （2）加热器不要长时间的接入电源，此实验完成后应立即将-15V电源拆去，以免影响梁上的 应变片性能。 课后问题：（1）分析一下该测温电路的误差来源。 （2）如要将其作为一个0～100℃的较理想的测温电路，你认为还必须具备哪些条件？

大学物理实验PN结正向压降温度特性及正向伏安特性的研究讲义

PN 结正向压降温度特性 及正向伏安特性的研究 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，了解用PN 结测温的方法。 2．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。 3．了解二极管的正向伏安特性，测量波尔兹曼常数。 二、实验原理 （一）PN 结正向压降与温度的关系 理想PN 结的正向电流I F 和压降V F 存在如下近似关系 )exp(kT qV Is I F F = （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及温度等有关的系数，可以证明 ]) 0(ex p[kT qV CT Is g r -= （2） （注：（1），（2）式推导参考 刘恩科 半导体物理学第六章第二节） 其中C 是与结面积、掺质浓度等有关的常数：r 也是常数；V g (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

11)0(n r F g F V V InT q kT T I c In q k V V +=-??? ? ??-= （3） 其中 () r n F g InT q KT V T I c In q k V V -=???? ??-=11)0( 这就是PN 结正向压降作为电流和温度函数的表达式，它是PN 结温度传感器的基本方程。令I F =常数，则正向压降只随温度而变化，但是在方程（3）中，除线性项V 1外还包含非线性项V n1项所引起的线性误差。 设温度由T 1变为T 时，正向电压由V F1变为V F ，由（3）式可得 []r n F g g F T T q kT T T V V V V ???? ??---=1111)0()0( （4） 按理想的线性温度影响，V F 应取如下形式： )(111T T T V V V F F F -??+=理想 （5） T V F ??1等于T 1温度时的T V F ??值。 由（3）式可得 r q k T V V T V F g F ---=??111)0( （6） 所以

PN结正向压降温度特性

使用说明 QS-J 型PN 结正向压降温度特性实验组合仪是了解集成电路温度传感器工作原理的关键物理实验，也是集电学和热学为一体的一个综合实验仪器，适用与大专院校普通物理实验和有关专业的基础实验。 仪器设计合理、性能优异、读数直观、安全可靠，全套设备由测试仪和样品室两个部分组成。 一．主要技术指标 1．样管工作电流：0-1000μA，连续可调，分辨率为1μA，负载稳定度优于310 。 2．温度传感器的测量误差不大于0.5℃。 3．电流、电压和温度的测量分别采用两组31/2为LED 显示，精度不低于0.5%。 4．加热电流：0.1-1A ，分十档，逐档递增或减0.1A ，最大输出负载电压15V 。 二．使用说明 1．按实物照片组装样品架。 2．将两端带插头的四芯屏蔽电缆一端插入测试仪的“信号输入”插座，另一端插入样品室顶部插座。连接时，应先将插头的凹凸定位部位对准，再按插头的紧线夹部位，边可插入；在拆除时，只要拉插头的可动外套部位即可，切勿扭转或硬拉，以免断线。打开电源开关（在机箱背后），两组显示器即有指示，如发现数字乱跳或溢出（即首位显示“1”，后三位不显示），应查信号耦合电缆插头是否插好或电缆芯线有否拆断或脱焊和查待测PN 结和测温元件管脚是否与容器短路或引线脱落。 3．将“测量选择”开关（以下简称K ）拨到I F 转动“I F 调节”旋扭，I F 值可变，将K 拨到V F ，调I F ，V F 亦变，再将K 拨到△V ，转动“△V 调零”旋扭，可使△V =0，说明仪器以上功能正常。 4．将两端带“手枪式”插头导线分别插入测试仪的加热电源输出孔和样品室的对应输入孔，开启控温电流开关（置0.2A 档）加热指示灯即亮，1-2分钟后，即可显示出温度上升。至此，仪器运行正常。 5．仪器的温标设定，在出长厂之前已在0℃（冰、水混合）条件进行严格校准，如有偏差可根据室温（分辨率为0.1℃温标）实现复校。

电子制作中常用二极管的主要参数及封装丝印

二极管是电子电路中常用的元件之一，其在电子电路中可以作为整流、检波、钳位保护等用途。本文介绍一下电子爱好者搞电子制作时经常用到的一些二极管的主要电参数及封装丝印。 1、常用的整流二极管 电子制作中常用二极管的主要参数及封装丝印 1N4001整流二极管 1N4001整流二极管是1N40xx系列中常用的管子，其耐压值为50V，整流电流为1A，在一些低压稳压电源中很常见。对于直插的1N4001二极管，带有白色色环的那一端为负极（其它型号的直插二极管亦然）。贴片封装的1N4001的丝印为M1，其参数与直插的1N4001的参数一样。 电子制作中常用二极管的主要参数及封装丝印 贴片1N4001二极管 电子制作中常用二极管的主要参数及封装丝印 ▲ 1N4007整流二极管 1N4007二极管可以说是1N40xx系列中最常用的二极管，该管耐压值为1000V，整流电流为1A，其广泛用于电子镇流器、LED驱动器中作为低频高压整流。 电子制作中常用二极管的主要参数及封装丝印 ▲ 贴片1N4007二极管 电子制作中常用二极管的主要参数及封装丝印 ▲ 1N5408整流二极管

1N40xx系列二极管的整流电流为1A，若需要大电流整流，可以选用整流电流为3A的1N54xx 的整流二极管。其中1N5408是该系列中最常用的二极管。该管的耐压值可达1000V。 电子制作中常用二极管的主要参数及封装丝印 ▲ 6A10整流二极管 电子制作中常用二极管的主要参数及封装丝印 ▲ 10A10整流二极管 若需要更大电流的整流二极管，可以选用6A10及10A10，它们的耐压值皆为1000V，整流电流分别为6A和10A。 2、常用的肖特基二极管 肖特基二极管高频性能良好，正向压降小，多用于开关电源及逆变器中作高频整流。 电子制作中常用二极管的主要参数及封装丝印 ▲ 1N5819肖特基二极管 1N5819肖特基二极管高频性能良好，正向压降低（在左右），在一些输出电流1A以下的锂电池充电器中很常见。1N5819的耐压值为40V，整流电流为1A。 电子制作中常用二极管的主要参数及封装丝印 贴片封装的1N5819肖特基二极管 电子制作中常用二极管的主要参数及封装丝印 1N5822肖特基二极管 电子制作中常用二极管的主要参数及封装丝印 贴片封装的1N5822肖特基二极管

PN结温度传感器原理及应用_图文.

第３２卷第７期２００６年７月 电子工囊师 ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＥＮＧＩＮＥＥＲ Ｖ０１．３２Ｎｏ．７ Ｊｕｌ．２００６ ＰＮ结温度传感器原理及应用 赵洪涛 （淮安信息职业技术学院，江苏省淮安市２２３００１） 摘要：介绍了采用ＰＮ结温度传感器进行温度测量的原理，在此基础上给出了ＰＮ结的信号调理电路，分析了各部分电路的特性，给出了由ＳＴＣ８９系列单片机组成的测温电路系统及其程序流程， 并指出了减小测量误差的方法。 关键词：温度传感器；ＰＮ结；信号调理电路；单片机 中图分类号：ＴＰ２１２．１１ ０ 引言 随着测温技术的迅速发展，新的测温传感器不断 出现，如光纤温度传感器、微波温度传感器、超声波温度传感器、核磁共振温度传感器、ＰＮ结温度传感器等在一些领域获得了广泛的应用。本系统充分利用温

度传感器测量温度快速、使用简便的特点，同时结合单片机的使用对数据进行实时处理，从而做到了对温度的 实时控制。 １ ＰＮ结温度传感器工作原理 二极管、三极管的特性与温度有很大关系，因此， 利用电压对温度的依赖关系制成ＰＮ结温度传感器。 已知ＰＮ结的电流．电压方程为： ．，＝（警＋警）Ｈ券）一?］（１） 设 卜警＋警 则 ．，＝Ｊｓ（ｅｘｐ（券）一?） （２） （３） 式中：．，。为反向饱和电流密度；Ｄ。为电子扩散系数；Ｄ。为空穴扩散系数；￡。为电子扩散长度；￡。为空穴扩散 系数。 当ＰＮ结处于正向偏压下，设正向偏压为Ｋ，一般

情况下，Ｋ＝露聊，则 ．，钆ｅｘｐ（喾） （４）睢＝筝ｎ（丢） （５） ‘ ｑ、．，ｓ， 收稿日期：２００５—１０一１９；修回日期：２００６ＪＤ２＿２０。 ?６６? 式（５）表明，当电流密度．，保持不变时，ＰＮ结的 正向电压Ｋ与温度ｒ成正比。对于ＰＮ＋结，ｎ》ｐ，只须考虑式（２）中第１项即可，因Ｄ。、￡。、ｎ砷与温度有关（Ｄ。、己。均与肛。及，有关）。设口。／丁。与矿成正比，ｙ 为常数，则有： 厶一警＝ｑ（∥番＝ Ｂｒ以［‰ｐ（＿嘉）】＿ 胛。峙）ｅｘｐ（一备） （６） 式中：Ｂ为常数；Ｅ。为禁带宽度；ＥｑＤ为绝对零度时的禁 带宽度，Ｅｑ０＝ｇ‰；‰为绝对零度时导带底和价顶的

PN结的伏安特性与温度特性测量

PN 结的伏安特性与温度特性测量 半导体PN 结的物理特性是物理学和电子学的重要基础内容之一。使用本实验的仪器用物理实验方法，测量PN 结扩散电流与电压关系，证明此关系遵循指数分布规律，并较精确地测出玻尔兹曼常数(物理学重要常数之一),使学生学会测量弱电流的一种新方法。本实验的仪器同时提供干井变温恒温器和铂金电阻测温电桥，测量PN 结结电压be U 与热力学温度T 关系，求得该传感器的灵敏度，并近似求得0K 时硅材料的禁带宽度。 【实验目的】 1、在室温时，测量PN 结扩散电流与结电压关系，通过数据处理证明此关系遵循指数分布规律。 2、在不同温度条件下，测量玻尔兹曼常数。 3、学习用运算放大器组成电流—电压变换器测量10-6A 至10-8A 的弱电流。 4、测量PN 结结电压 be U 与温度关系，求出结电压随温度变化的灵敏度。 5、计算在0K 时半导体（硅）材料的禁带宽度。 6、学会用铂电阻测量温度的实验方法和直流电桥测电阻的方法。 【实验仪器】 FD-PN-4型PN 结物理特性综合实验仪（如下图）,TIP31c 型三极管（带三根引线）一只，长连接导线11根（6黑5红），手枪式连接导线10根，3DG6（基极与集电极已短接，有二根引线）一只，铂电阻一只。 【实验原理】 1、PN 结伏安特性及玻尔兹曼常数测量由半导体物理学可知，PN 结的正向电流-电压关系满足： [] 1/0-=KT eU e I I (1) 式(1)中I 是通过PN 结的正向电流，I 0是反向饱和电流，在温度恒定是为常数，T 是热力学温度，e 是电子的电荷量，U 为PN 结正向压降。由于在常温(300K)时，kT /e ≈0.026v ，而PN 结正向压降约为十分之几伏，则KT eU e />>1,(1)式括号内-1项完全可

肖特基(Schottky)二极管

肖特基（Schottky）二极管 肖特基（Schottky）二极管，又称肖特基势垒二极管（简称 SBD），它属一种低功耗、超高速半导体器件。最显著的特点为反向恢复时间极短（可以小到几纳秒），正向导通压降仅0.4V左右。其多用作高频、低压、大电流整流二极管、续流二极管、保护二极管，也有用在微波通信等电路中作整流二极管、小信号检波二极管使用。在通信电源、变频器等中比较常见。 一个典型的应用，是在双极型晶体管 BJT 的开关电路里面, 通过在 BJT 上连接 Shockley 二极管来箝位，使得晶体管在导通状态时其实处于很接近截止状态，从而提高晶体管的开关速度。这种方法是 74LS，74ALS，74AS 等典型数字 IC 的 TTL内部电路中使用的技术。 肖特基（Schottky）二极管的最大特点是正向压降 VF 比较小。在同样电流的情况下，它的正向压降要小许多。另外它的恢复时间短。它也有一些缺点：耐压比较低，漏电流稍大些。选用时要全面考虑。 三、晶体二极管 晶体二极管在电路中常用“D”加数字表示，如： D5表示编号为5的二极管。 1、作用：二极管的主要特性是单向导电性，也就是在正向电压的作用下，导通电阻很小； 而在反向电压作用下导通电阻极大或无穷大。正因为二极管具有上述特性，无绳电话机中常 把它用在整流、隔离、稳压、极性保护、编码控制、调频调制和静噪等电路中。 电话机里使用的晶体二极管按作用可分为：整流二极管（如1N4004）、隔离二极管（如 1N4148）、肖特基二极管（如BAT85）、发光二极管、稳压二极管等。 2、识别方法：二极管的识别很简单，小功率二极管的N极（负极），在二极管外表大多采用 一种色圈标出来，有些二极管也用二极管专用符号来表示P极（正极）或N极（负极），也有采用符号标志为“P”、“N”来确定二极管极性的。发光二极管的正负极可从引脚长短来识别，长脚为正，短脚为负。 3、测试注意事项：用数字式万用表去测二极管时，红表笔接二极管的正极，黑表笔接二极 管的负极，此时测得的阻值才是二极管的正向导通阻值，这与指针式万用表的表笔接法刚好 相反。 4、常用的1N4000系列二极管耐压比较如下： 型号 1N4001 1N4002 1N4003 1N4004 1N4005 1N4006 1N4007 耐压（V） 50 100 200 400 600 800 1000 电流（A）均为1 四、稳压二极管 稳压二极管在电路中常用“ZD”加数字表示，如：ZD5表示编号为5的稳压管。 1、稳压二极管的稳压原理：稳压二极管的特点就是击穿后，其两端的电压基本保持不变。 这样，当把稳压管接入电路以后，若由于电源电压发生波动，或其它原因造成电路中各点电 压变动时，负载两端的电压将基本保持不变。 2、故障特点：稳压二极管的故障主要表现在开路、短路和稳压值不稳定。在这3种故障中， 前一种故障表现出电源电压升高；后2种故障表现为电源电压变低到零伏或输出不稳定。 常用稳压二极管的型号及稳压值如下表： 型号 1N4728 1N4729 1N4730 1N4732 1N4733 1N4734 1N4735 1N4744 1N4750 1N4751 1N4761 稳压值 3.3V 3.6V 3.9V 4.7V 5.1V 5.6V 6.2V 15V 27V 30V 75V 肖特基势垒二极管SBD（Schottky Barrier Diode，简称肖特基二极管）是近年来间世的低功耗、

pn结正向压降温度特性研究

实验 pn 结正向压降温度特性研究 【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、在恒定正向电流下,测绘pn 结正向压降随温度变化曲线,并由此确定其灵敏度. 3、学习用pn 结测温的方法. 【实验仪器】 1、DH-PN-1型pn 结正向压降温度特性实验仪 【实验原理】 1、pn 结 在一块完整的硅或锗上用不同的工艺掺入杂质,使得其一半成为P 型半导体,而另一半成为N 型半导体,那么,在这两种半导体的交界处就会形成pn 结. 在P 型与N 型半导体结合后,由于P 型半导体具有较高浓度的空穴,而N 型半导体具有较高浓度的自由电子,在他们交界处的两边就出现了电子与空穴的浓度差别.从而,电子与空穴都要朝着较低浓度的方向扩散.这种扩散作用,使得在P 、N 交界处之间形成了具有一定大小的扩散电流. 另一方面,由于P 型半导体中空穴的流失,使得P 型半导体中留下了一定量带负电的离子;而N 型半导体中由于电子的流失,使得其中留下了一定量的正离子.由于正 负电荷之间的相互作用,使得在交界薄膜中形成了从N 型半 导体指向P 型半导体的空间电场.而空间电场的形成使得一 部分的空穴与电子沿与扩散相反的方向运动,形成漂移电 流. 空穴与自由电子的扩散使得空间电场增强,而空间电场的 增强却又抑制空穴与电子的扩散,从而,在一段时间之后,扩 散电流将与漂移电流达到动态平衡.而在P 型与N 型半导体 的两侧则会留下不能自由移动的离子薄层,而这个离子薄层 在P 、N 半导体交界面附近所构成的过渡区（空间电荷区）, 图1 PN 结 即称为pn 结. 2、pn 结的正向压降温度特性 根据pn 结理论, pn 结的伏安特性可表达如下: 01F qU kT F I I e ??=- ??? （1-1） 式中F I 为通过pn 结的正向电流, F U 为其正向电压, 0I 为反向饱和电流; q 为电子的电荷量, T 为绝对温度231.3810/k J K -=?是玻尔兹曼常量当正向电压0.1F U V >时, 3.9501F qU kT e e ≈≈?,故上式可近似为

常用肖特基二极管型号

常用肖特基二极管型号: 常用的有引线式肖特基二极管有D80-004、B82-004、MBR1545、MBR2535等型号，各管的主要参数见表4-43。

常用的表面封装肖特基二极管有FB系列，其主要参数见表4-44。 特基二极管F5KQ100 F5KQ100 肖特基二极管30CPQ140 30CPQ140 肖特基二极管30CPQ100 30CPQ100 肖特基二极管30CPQ090 30CPQ090 肖特基二极管30CPQ060

30CPQ060 肖特基二极管30CPQ045 30CPQ045 肖特基二极管MBRS260T3G MBRS260T3G 肖特基二极管MBRS130T3G MBRS130T3G 肖特基二极管MBRS320T3G MBRS320T3G 肖特基二极管MBRS340T3G MBRS340T3G 肖特基二极管MBRS140T3G MBRS140T3G 肖特基二极管MBRS240LT3 MBRS240LT3 肖特基二极管MBRS230LT3 MBRS230LT3 肖特基二极管MBRS2040LT MBRS2040LT 肖特基二极管MBR20100 MBR20100 肖特基二极管MBR3045 MBR3045 肖特基二极管MBR2545 MBR2545 肖特基二极管MBR2045 MBR2045 肖特基二极管MBR1545 MBR1545 肖特基二极管MBR1045

MBR1045 肖特基二极管MBR745 MBR745 肖特基二极管MBR3100 MBR3100 肖特基二极管MBR360 MBR360 肖特基二极管DSC01232 DSC01232 肖特基二极管SB3040 SB3040 肖特基二极管IN5817 IN5817 肖特基二极管IN5819 IN5819 肖特基二极管IN5818 IN5818 肖特基二极管IN5822 IN5822 肖特基二极管HER107 HER107 肖特基二极管HER207 HER207 肖特基二极管HER307 HER307 肖特基二极管FR105 FR105 肖特基二极管FR2050

常用肖特基二极管参数

常用肖特基二极管参数 型号制造商封 装 If/A Vrrm/V 最大Vf/V 1SS294 TOS SC-59 0.1 40 0.60 BAT15-099 INF SOT143 0.11 4 0.32 BAT54A PS SOT23 0.20 30 0.50 10MQ060N IR SMA 0.77 90 0.65 10MQ100N IR SMA 0.77 100 0.96 10BQ015 IR SMB 1.00 15 0.34 SS12 GS DO214 1.00 20 0.50 MBRS130LT3 ON - 1.00

30 0.39 10BQ040 IR SMB 1.00 40 0.53 RB060L-40 ROHM PMDS 1.00 40 0 RB160L-40 ROHM PMDS 1.00 40 0.55 SS14 GS DO214 1.00 40 0.5 MBRS140T3 ON - 1.00 40 0. 10BQ060 IR SMB 1.00 60 0.57

SS16 GS DO214 1.00 60 0.75 10BQ100 IR SMB 1.00 100 0.78 MBRS1100T3 ON - 1.00 100 0.75 10MQ040N IR SMA 1.10 40 0.51 15MQ040N IR SMA 1.70 40 0.55 PBYR245CT PS SOT223 2.00 45 0.45 30BQ015 IR SMC 3.00 15 0.35 30BQ040 IR SMC 3.00 40 0.51 30BQ060 IR SMC 3.00 60 0.58 30BQ100 IR SMC 3.00 100 0.79 STPS340U STM SOD6 3.00 4

大学物理实验报告23-PN结温度传感器特性

天津大学 物理实验报告 姓名： 专业： 班级： 学号： 实验日期： 实验教室： 指导教师： 【实验名称】 PN 结物理特性综合实验 【实验目的】 1. 在室温时，测量PN 结电流与电压关系，证明此关系符合波耳兹曼分布规律 2. 在不同温度条件下，测量玻尔兹曼常数 3. 学习用运算放大器组成电流-电压变换器测量弱电流 4. 测量PN 结电压与温度关系，求出该PN 结温度传感器的灵敏度 5. 计算在0K 温度时，半导体硅材料的近似禁带宽度 【实验仪器】 半导体PN 结的物理特性实验仪 资产编号：××××，型号：×××（必须填写） 【实验原理】 1．PN 结的伏安特性及玻尔兹曼常数测量 PN 结的正向电流-电压关系满足： ]1)/[ex p(0-=kT eU I I (1) 当()exp /1eU kT >>时,(1)式括号内-1项完全可以忽略，于是有： 0exp(/)I I eU kT = (2) 也即PN 结正向电流随正向电压按指数规律变化。若测得PN 结I U -关系值，则利用(1)式可以求出 /e kT 。在测得温度T 后，就可以得到/e k ，把电子电量e 作为已知值代入，即可求得玻尔兹曼常数k 。 实验线路如图1所示。

2、弱电流测量 LF356是一个高输入阻抗集成运算放大器，用它组成电流-电压变换器(弱电流放大器),如图2所示。其中虚线框内电阻r Z 为电流-电压变换器等效输入阻抗。 运算放大器的输入电压0U 为： 00i U K U =- (3) 式(3)中i U 为输入电压，0K 为运算放大器的开环电压增益，即图2中电阻f R →∞时的电压增益（f R 称反馈电阻）。因而有： 00(1) i i s f f U U U K I R R -+= = (4) 由（4）式可得电流-电压变换器等效输入阻抗x Z 为 00 1i f f x s U R R Z I K K = =≈+ (5) 由(3)式和(4)式可得电流-电压变换器输入电流s I 与输出电压0U 之间的关系式，即： 图1 PN 结扩散电源与结电压关系测量线路图 图2 电流－电压变换器

肖特基的工作原理及特点

肖特基二极管的工作原理和特点 肖特基二极管（SBD）是一种低功耗、大电流、超高速半导体器件。其显著的特点为反向恢复时间极短（可以小到几纳秒），正向导通压降仅0.4V左右，而整流电流却可达到几千安培。肖特基二极管多用作高频、低压、大电流整流二极管、续流二极管、保护二极管，也有用在微波通信等电路中作整流二极管、小信号检波二极管使用。常用在彩电的二次电源 整流,高频电源整流中。 肖特基二极管是以其发明人肖特基博士（Schottky）命名的，SBD是肖特基势垒二极管（SchottkyBarrierDiode,缩写成SBD）的简称。SBD不是利用P型半导体与N型半导体接触形成PN结原理制作的，而是利用金属与半导体接触形成的金属－半导体结原理制作的。因此，SBD也称为金属－半导体（接触）二极管或表面势垒二极管，它是一种热载流子二极 管。 肖特基二极管是贵金属（金、银、铝、铂等）A为正极，以N型半导体B为负极，利用二者接触面上形成的势垒具有整流特性而制成的多属-半导体器件。因为N型半导体中存在着大量的电子，贵金属中仅有极少量的自由电子，所以电子便从浓度高的B中向浓度低的A中扩散。显然，金属A中没有空穴，也就不存在空穴自A向B的扩散运动。随着电子不断从B扩散到A，B表面电子浓度表面逐渐降轻工业部，表面电中性被破坏，于是就形成势垒，其电场方向为B→A。但在该电场作用之下，A中的电子也会产生从A→B的漂移运动，从而消弱了由于扩散运动而形成的电场。当建立起一定宽度的空间电荷区后，电场引起的电子漂移运动和浓度不同引起的电子扩散运动达到相对的平衡，便形成了肖特基势垒。 基本原理是：在金属和N型硅片的接触面上，用金属与半导体接触所形成的势垒对电流进行控制。肖特基与PN结的整流作用原理有根本性的差异。其耐压程度只有40V左右，大多不高于60V，以致于限制了其应用范围。其特长是：开关速度非常快：反向恢复时间特别地短。因此，能制作开关二极和低压大电流整流二极管。 肖特基二极管（SBD）的主要特点： 1）正向压降低：由于肖特基势垒高度低于PN结势垒高度，故其正向导通门限电压和 正向压降都比PN结二极管低（约低0.2V）。 2）反向恢复时间快：由于SBD是一种多数载流子导电器件，不存在少数载流子寿命和反向恢复问题。SBD的反向恢复时间只是肖特基势垒电容的充、放电时间，完全不同于PN 结二极管的反向恢复时间。由于SBD的反向恢复电荷非常少，故开关速度非常快，开关损 耗也特别小，尤其适合于高频应用。 3）工作频率高：由于肖特基二极管中少数载流子的存贮效应甚微，所以其频率响仅为RC时间常数限制，因而，它是高频和快速开关的理想器件。其工作频率可达100GHz。 4）反向耐压低：由于SBD的反向势垒较薄，并且在其表面极易发生击穿，所以反向击穿电压比较低。由于SBD比PN结二极管更容易受热击穿，反向漏电流比PN结二极管大。 SBD的结构及特点使其适合于在低压、大电流输出场合用作高频整流，在非常高的频率下（如X波段、C波段、S波段和Ku波段）用于检波和混频，在高速逻辑电路中用作箝