PN结直流电学特性测量.docx

。通过本实验可以使学生加深对PN结正、反向电学特性的了解;比较硅,锗不同半导体材料PN结正向特性曲线的差异,并初步掌握晶体管特性图示仪的使用方法。 由《固态电子论》的PN结理论可知,对于正向PN结(PN结的P端接电压正极,N端接负极),电压V和通过该PN结的正向电流I之间存在着如下关系:(1-1)式中:A为PN结面积;Dn,Dp分别为电子、空穴的扩散系数;Ln,Lp分别为电子、空穴的扩散长度;n,p分别为p区及n区的平衡少数载流子浓度;q为电子电荷量;K为玻尔兹曼常数;T为绝对温度。对于反向PN结(P端接负极,N端接正极),其反向电流I反由三部分组成。反向漏电流IS;反向扩散电流:(1-2)势垒产生电流:(1-3)其中:ni为测试温度下半导体PN结材料的本征载流子浓度,τ为少数载流子寿命,为PN结势垒厚度。在室温下,硅PN结以势垒产生电流为主;而锗PN结则以反向扩散电流为主。反向漏电流在实际的半导体PN结样品中,依据制作工艺情况,和半导体晶格完整性而变化。图1-1正常PN结V-I曲线当反向电压增加超过某一数值时,PN结反向电流会突然剧增而发生击穿现象。当在PN结两端分别加以正向或反向电压时,可从图示仪上分别观察到对应的特性曲线,如图2-1所示。VT是开启电压;BV是击穿电压。图1-2常见不良反向PN结特性曲线在实际生产中,由于种种原因会使PN结的反向特性变坏。这时反映在V-I曲线的形状上也会与正常的PN结V-I曲线有所不同。常见的不良PN结特性曲线见图1-2,如软击穿(a),低击穿(b),管道击穿或称分段击穿(c),以及沟道漏电(d)等。 用晶体管特性图示仪观察、测量硅、锗二极管,并准确记录V-I曲线,比较其不同。,探针台。二极硅管、锗管数只。(一),待荧光屏上出现光点后调节光点辉度至适宜;调节X移位及Y移位,将光标原点调至坐标原点。,用左侧测试孔或接线柱测量;打向B时,用右侧测试孔或接线柱测量。集电极“E”接地。。将Y轴刻度旋钮置于1mA/度,。峰值电压范围,采用0-50V档。(二)“C”和“E”插孔(或接线柱),或者是标有IR的两插孔。缓慢旋动“峰值电压”,逐渐增大加在PN结上的电压,如果屏幕上出现PN结正向V-I曲线,则记录曲线形状,标出开启电压。若不是正向V-I曲线,可调换二极管的两管脚;或者按下极性按键来改变“C”、“E”两插孔上加载电压的极性,屏幕上将出现PN结正向V-I曲线。测量完毕将“峰值电压”旋回零点。,增大峰值电压范围,相应地将Y轴刻度旋钮置于较高的档,X轴刻度旋钮置于较低的档。将极性按键按下,此时PN结为反向偏置。缓慢旋转“峰值电压”旋钮,加载在PN结上的反向偏压不断增大,直至PN结被击穿,荧光屏上得到反向V-I特性曲线。绘出反向V-I曲线图形,记录击穿电压数值。如果反向偏置电压加至最大(如500V),PN结仍未击穿,可以使用仪器高压部分进行测量。注意高压插孔的接线极性正确,Y