pn结电流电压关系推导

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

PN结正向压降温度特性的研究

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.

四川大学网络教育学院

实验报告

实验名称: 电工电子综合实践9001

学习中心 万州奥鹏中心 姓 名 刘德春 学 号 200903520250

实验内容:

一 、L、C元件上电流电压的相位关系 二、虚拟一阶RC电路 三、用数字电桥测交流参数. 四、算术运算电路 五、计数器 六、触发器

实验报告一 L、C元件上电流电压的相位关系

院校：四川大学电气信息学院

专业：电气工程及其自动化 实验人：刘德春，同组人：戴晓冬 时间：2010年2月6日

一、实验目的

1、在正弦电压激励下研究L、C元件上电流，电压的大小和它们的相位关系，以及输入信号的频率对它们的影响。

2、学习示波器、函数发生器以及数字相位仪的使用 二、仪器仪表目录

1、交流电流表、交流电压表 2、数字相位计

三、实验线路、实验原理和操作步骤

操作步骤： 1、调节ZH-12实验台上的交流电源，使其输出交流电源电

压值为220V。

2、按电路图接线

四川大学网络教育学院

实验报告

实验名称: 电工电子综合实践9001

学习中心 万州奥鹏中心 姓 名 刘德春 学 号 200903520250

实验内容:

一 、L、C元件上电流电压的相位关系 二、虚拟一阶RC电路 三、用数字电桥测交流参数. 四、算术运算电路 五、计数器 六、触发器

实验报告一 L、C元件上电流电压的相位关系

院校：四川大学电气信息学院

专业：电气工程及其自动化 实验人：刘德春，同组人：戴晓冬 时间：2010年2月6日

一、实验目的

1、在正弦电压激励下研究L、C元件上电流，电压的大小和它们的相位关系，以及输入信号的频率对它们的影响。

2、学习示波器、函数发生器以及数字相位仪的使用 二、仪器仪表目录

1、交流电流表、交流电压表 2、数字相位计

三、实验线路、实验原理和操作步骤

操作步骤： 1、调节ZH-12实验台上的交流电源，使其输出交流电源电

压值为220V。

2、按电路图接线

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，

异步电动机的转矩是电机的磁通与转子内流过电流之间相互作用而产生的，在额定频率下，如果电压一定而只降低频率，那么磁通就过大，磁回路饱和，严重时将烧毁电机。因此，频率与电压要成比例地改变，即改变频率的同时控制变频器输出电压，使电动机的磁通保持一定，避免弱磁和磁饱和现象的产生。这种控制方式多用于风机、泵类节能型变频器。

频率下降时电压V也成比例下降，这个问题已在回答4说明。V与f的比例关系是考虑了电机特性而预先决定的，通常在控制器的存储装置(ROM)中存有几种特性，可以用开关或标度盘进行选择。

频率下降时完全成比例地降低电压，那么由于交流阻抗变小而直流电阻不变，将造成在低速下产生地转矩有减小的倾向。因此，在低频时给定V/f,要使输出电压提高一些,以便获得一定地起动转矩,这种补偿称增强起动。可以采用各种方法实现,有自动进行的方法、选择V/f模式或调整电位器等方法。

一、引言 随着变频调速技术的发展，变频器调速已成为交流调速的主流，在化纤、纺织、钢铁、机械、造纸等行业得到广泛的应用。由于通用变频器一般采用V/f控制，即变压变频（VVVF）方式调速，因此，变频器在使用前正确地设定其压频比，对保证变频器的正常工作至关重要。变频器的压频比由变频器的基准电压与基准频

电流与电压和电阻的关系 教案

课题 §17～1 电流与电压和电阻的关系 通过实验、分析和探索过程，提高根据实验数据归纳物理规律的能力，学会用图像研究物理问题。 本节的内容主要是通过学生探究实验展现，让学生经历了“问题—思考—探究实验—结论”的过程，很好地体现了新课标让学生在体验知识的形成、发展过程中主动获取知识的精神，培养了学生的动手能力和观察能力。电流与电压和电阻的关系实际上就是欧姆定律，它是电学中的基本定律，是进一步学习电学知识和分析电路的基础，是本章的重点。要求学生通过探究活动设计思想 得出结论，从而更进一步体验科学探究的方法。这一节综合性较强，从知识上讲，要用到电路中的电流、电压和电阻的概念；从技能上讲，要用到电流表、电压表和滑动变阻器等。学生要通过自己的实验得出欧姆定律，但最关键的又是实验方法，学生对实验方法的掌握既是重点也是难点，这个实验难度比较大，主要在实验的设计、数据的记录以及数据的分析方面，学生出现错误的可能性也比较大，所以实验的评估和交流也比较重要。 学生已具备一定的动手实验能力和运用所学知识解决简单实际问题的能力，已基本能够运用观察、分析、归纳、比较等科学方法来探求新知识。本节课是在前面学习了“电流”、“电压”、“电学情