弱电流测量及pn节物理特性的研究.doc

弱电流测量及pn节物理特性的研究【实验目的】——【实验仪器】pn节物理特性测量仪【实验原理】(1).pn结物理特性及波尔兹曼常量的测量:电流——电压关系满足:I=I0[exp(eU/kT)]因为exp(eU/kT)>>1,所以I=I0exp(eU/kT)。若测得pn节I—U关系,利用I=I0exp(eU/kT),求出e/kT。在测得温度T后,就可以测到e/k常数,代入电子荷,可求得k。(2).弱电流的测量:运算放大器的输出电压U0为U0=-k0Ui,Ui为输入电压,k0为运算放大器的开环电压增益。Is=(Ui-U0)/Rf=Ui(1+K0)/Rf,电流电压变换器的等效输入阻抗Zr为:Zr=Ui/Is=Rf/(1+K0)≈Rf/K0(3).求经验公式的方法:U2=a1U1+b1,U2=a2U,U2=a3exp(b3U1)【实验步骤】①连接电路②接好三极管,注意各管脚的位置不要接错③,,记U1和相应U2,直到U2饱和④用计算机进行最小二乘拟合(a)假定U2=a1U1+b1,利用U2和U1作变量进行拟合(b)假定U2=a2U,即lnU2=lna2+b2lnU1;利用lnU2和lnU1进行变量拟合(c)假定U2=a3exp(b3U1),即lnU2=lna3+b3U1,用lnU2和lnU1进行拟合γ值越大,假定越合理。【数据记录与处理】(1)数据表格t=0°T=t+=K次数i1234567891011121314151617181920U1/VU2/Vln(U2/V)(2)计算a1=b1=γ1=s1=a2=b2=γ2=s2=a3=b3=γ3=s3=γ为相关系数,s为标准差。(3)求波尔兹曼常量k求出直线斜率b3由于b3=e/kT,故有:k=e/b3T