pn结电流电压方程

实验一 PN结器件电流—电压特性

一、基本原理

PN结是半导体结型器件的核心，是IC电路的最基本单元，诸多半导体器件都是由PN结组成的。最简单的结型器件是半导体二极管，根据不同场合的用途，使用不同掺杂及材料制备工艺制成多种二极管，如整流二极管、检波二极管、光电二极管（发光二极管、光敏二极管）等；三极管与结型晶体管就是由两个PN结构成的。因此深入了解与掌握PN结的基本特性，是掌握与应用晶体管等结型器件的基础。

PN结的最重要特性是单向导电性，即具有整流特性。也就是说，正向表现低阻性，反向为高阻性。若在PN结上加上正向偏压（P区接正电压、N区接负电压）则电流与电压呈指数关系，如下式 I?I0?exp??qv?? （Ⅰ） nkT??式中q是电子电荷，K是波尔兹曼常数，T是工作温度（K），V是外加电压，n是复合因子，

根据实际测量曲线求出。随着电压缓慢升高

4.27 PN结正向压降与温度关系的研究和应用

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，但也有它们的不足之处，如热电偶适用温度范围宽，但灵敏度低、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，且一致性较差，这对于仪表的校准和调节均感不便；测温电阻(如铂电阻)有精度高、线性好的优点，但灵敏度低且价格较贵；而PN结温度传感器则有灵敏度高、线性较好、热响应快和体小轻巧易集成化等优点，所以PN结温度传感器的应用日益广泛。但这类温度传感器的工作温度一般为-50℃-150℃，与其它温度传感器相比，测温范围的局限性较大，有待于进一步改进和开发。本实验就是研究PN结正向压降及其与温度的关系的。

4.27.1 实验目的

(1)了解PN结正向压降随温度变化的基本性质。

(2)在恒定正向电流条件下，测绘PN结正向压降随温度变化曲线，并由此确定其灵敏度及被测PN结材料的禁带宽度。

(3) 学习用PN结测量温度的方法。 4.27.2 实验原理

理想的PN结的正向电流IF和正向压降VF存在如下近似关系式：

IF?Isexp(qVF) (4-127)

电流电压检测方法

一， 电压检测

1电压检测相对比较简单，电压传感器并接在待测电压的线端就行。 0.1V以上的精度的话比较简单，简单芯片就可以，比较器。或电压跟随器；放大器来满足精度不够的问题，不同的放大器有不通的精度 A) 以下为电压范围检测，输出状态：

常用器件：LM358，TL431等

B) 使用分压电路， 将0--100V转换成0—5V ， 然后通过ADC取样转换成数字信号，1024或更高位。精度在10-3方， 这种办法可以测定连续线性电压。

常用芯片AD536、AD637、LTC1966、LTC1967、LTC1968等等。 C) 高精度一般采用专门的ADC转换芯片，带有专用接口。常见于

0.05V以上的精度，要考虑到漂移。常用专门芯片转换，ADC转换芯片。可以对连续的线性电压进行取样检测。

常用芯片如CS1232 ADC 0808/0809 ,AD574A , ADS1110, MAX4080/MAX4081 INA270 INA271

注意：电压电流转换的时候，根据需要为了防止干扰，有带隔离的芯片。

二， 电流检测

电流检测分为接触与非接触式， 接触式：互感检测法、电阻检测法； 非接触式：霍

阶 段 测 试

一、 填空题

1、如果有若干个照明灯、电饭煲、电风扇等用电器，要求它们能够分别被控制，就应当将它们 联在 V家庭电路中； 2、有一段粗细不均匀的导线，A、B处横截面积不同，B、C两处横截面积相同，如图所示，设通过三处横截面的电流分别为它们的比是

3、在铅笔芯、橡皮、胶木、钨、食用油、空气、盐水、瓷碗、陶罐、塑料和铁片等物质中，属于导体的是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

则：

4、甲、乙两个电阻，阻值分别为20Ω和30Ω，把他们串联后接入电源电压

为10V的电路中，总电阻是 Ω，电路中的电流是 A。 5、将一带电的有机玻璃棒靠近带正电的泡沫塑料小球时，相互作用

情况如图所示由此可知：有机玻璃棒带 电，这是因为 ．

6、如图所示，要L1、L2两灯串联，应闭合 ；要使

L1、L2并联，应闭合 ；开关S1、S2不能同时闭合，因为这时会出现 ．

7、如甲图电路，当开关s闭合后，电流表的指针偏转如乙图所示，其中a电

流表测量的是通过 b电流表的读数应为

8.关于电流表和电压表的使用，下列说法错误的是 （ ）

A.使用前都应检查指针是否指零

B.若有两个量程，一般都先用大量程“试触” 图

7

C.两表都不能将两接线柱直接接到电源的两极上

D.接入电路时，都应使电流从正接线柱流入，从负接线柱流出

9.如图7所示的电路里，在圆圈a,b,c上连接适当电表，使灯L1和L2并联且能发光，那么a应是________表；b是________表；c是_________表。

10．在如图8所示电路中，开关S闭合后，灯泡L1和L2正常

发光。请在图中圆圈内填上合适的电表符号。

12.在图37中，闭合开关后，通过灯泡L1的电流为0.5A，通过灯泡L2的电流为0.4A，试根据图甲将图乙中的实物用铅笔线表示导线连接起来。

13．现有电源、开关各一个、两个灯泡L1和L2、两个电流表A1和A2、导线若干。请按要求在题右上方框内画出电路图。要求：（1）灯泡L1、L2并联；

（2）开关控制整个电路；（3）电流表A1测灯泡L1的电流；（4）电流表A2测总电流。

一、单选题：

1. 在图1所示的四个电路中，正确的电路图是 （ ）

2. 在日常生活中，人们常说“开灯”、“关灯”，其物理含义是（ ）

A.开灯是指断开开关，

真有效值交流电压电流采集模块

1 D1 1N4007 AC真 交 真 机

2 LED1 R 1 200K AC真 电 电 深 表

CBB 472/400V

D

R 2 C 1 J1 10K +_1"% R 5 5~9V继 继 真 Q2 9015 S1 D2 1N4148 R 8 10E R 7 10K R 9 47K Q1关

R 3 2M+_1%

R 4 2M +_1%

AC真 交 真 机

1E/5W 9V R 6 10K

AC C IN

C

2300

R 10 47K S2开

过 真 过 采 0.6A峰 真104 C 2

U1 LM78L05 T1 9V/200mA AC220V L? 4 2 C 15 470uF/16V R 11 SW-PB D3 1N4007 3 1 D4~D7 9V 1 Vin GND +5V 2

INDUC 1 TOR B D? LED 5V U4 1

隔 隔 数 RS232 TTL真 电 此 此 9600R 22 TTX此 R PC X J? TRX此 TX PC PHONEJAC STER K EO R 23 U? R 21 100E R 20 U? OPTOISO1 1K

3

AC220V

或 1N4007*4或 或

2 3 4 12F67

本科毕业论文（设计）

题 目 交直流电流电压同步测量技术研究

学 院 电子信息工程学院 专 业 电子信息工程 年 级 2008级 学 号 222008315222129 姓 名 王 冬 指 导 教 师 罗庚荣 成 绩

2012年 5月 4日

目录

第1章 绪论 ......................................................................................................................................... - 3 -

1.1设计背景 ..................................................................................................................

课程 授课时间 授课地点 模拟电子技术基础 10 综B 章节 授课教师 授课班级 PN结及其单向导电性 尹金兴 05机电工程 教学目的 撑握PN结的形成及其单向导电性的原理。 与要求 重点 难点 学会用原子结构理论分析PN结的形成及其单向导电性的原理 PN结的形成及其单向导电性的原理分析。 授课类型 讲授课 教学进程和时间分配表 序号 １ 2 3 4 5 6 教学内容 组织教学 复习旧课引入新课 讲授新知识 （1）、PN结的形成 （2）、PN结的单向导电性 实验验证 知识回顾与提问（巩固所学知识） 布置作业 时间分配 2＂ 3＂ 28＂ 6＂ 5＂ 1＂ 教学方法 讲解、 演示、 提问、 实验观察 课后记要 电子技术课程比较抽象，应加强学生实验，增强直观性，同时也可培养学生的动手操作能力。 备注 本课程为电工、电子专业技术理论课。 教师的活动 教学内容和序列 学生的活动 - 1 -

导入教学 （3分钟） （配以相应的图片加以说明） （启发学生思考） 讲授新课 （36分钟） 教师的活动 复习半导体的基本知识： 通过上次课的讲解，我们知道：按杂质半导体中掺入杂质性质的不同，它可分

实验四 pn结特性测量

一、前言

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，始终未进入实用阶段。随着半导体工艺水平的提高及人们不断的探索，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，如热电偶适用温度范围宽，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信号处理等方面，仍是其它温度传感器所不能比的，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/℃、分辨率不低于0.1℃的硅集成电

2015电流电压电阻汇编(答案不全)

(2015临沂)35．如图甲所示，是“探究电流与电压、电阻的关系”实验的实物连接图。 （1）实验中为保护电路元件，闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应该滑动到 端（选填“左”或“右”） （2）在探究电流与电压的关系时，闭合开关，保持ab间电阻的电阻不变，调节滑动变阻器滑片位置，测出对应的电流和电压，根据实验数据画出电流随电压变化的图像，如图乙所示，

分析图像可以得出结论： 。

（3）在探究电流与电阻的关系时，实验操作过程中如果只是把ab间电阻有10Ω换成15Ω后，为保持 表的示数不变，应将滑动变阻器滑片向 （选填“左”或“右”）

（2015云南）16.如图5所示的电路中R1

（2015兰州）9. 如图所示，闭合开关S，灯泡L1、L2都能正常发光，两只电表都有示数，工作一段时间后，灯泡L1突然熄灭，L2仍然正常发光，两只电表均无示数，则故障可能是

A．电压表短路 B．电流表断路 C．L1断路 D．L1短路