PN结的导电特性本身就随温度变化。尤其是高温时,其反向漏电流随着温度的升高大大增加。硅管每升高8摄氏度,反向电流就增加一倍;锗管每升高12摄氏度,反向电流就增加一倍。在测试过程中,如果温度过高,当反向电流和反向电压的乘积超过其耗散功率时就会造成热击穿引起PN永久性的损坏。
物理类测量时我们知道物体有热胀冷缩的特性,象对零件尺寸测量时,如果环境温度变化过大,会导致测量数据不准确,一些精密零件测量如三坐标测量机测量就需要在恒温条件下进行测量(20摄氏度正负2度),化测量时由于温度变化会导致化学反应效果不同,因此一些特殊测量也要规定环境温度。
测量时,为什么温度必须在-50摄氏度~150摄氏度范围内?因为对通常的硅二级管来说,在温度-50摄氏度~150摄氏度的范围内杂质全部电离,本征激发可以忽略的温度区,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证载流子迅速增加,VF--T关系将产生新的非线性。
由半导体理论可知,在正向恒流供电条件下,PN结的正向压降与绝对温度T有线性关系,即正向压降几乎随温度升高而线性下降,这就是PN结测温的理论依据。所以做温度传感器时,要注意施加正向恒流,例如10uA,这样才会比较准确,如果只加正向电压,那么准确性就下降了。
把待测的PN 结放置热源中,并利用恒流源给定待测PN 结一个恒定电流,PN 结两端则接入一高稳定放大器进行电压放大后,连接到自定义电压传感器来测量电压。温度传感器和电压传感器测量到的信号分别输入到500型科学工作室接口上,通过串行口与计算机连接,对电压随温度变化的数值进行实时采集。
此时PN结区的少子在内电场作用下形成的漂移电流大于扩散电流,可忽略扩散电流,PN结呈现高阻性。在一定的温度条件下,由本征激发决定的少子浓度是一定的,故少子形成的漂移电流是恒定的,基本上与所加反向电压的大小无关,这个电流也称为反向饱和电流。
某些高电压微电流的场合甚至无法测准,因为其内阻会对被测电路造成影响(比如在测电视机显像管的加速级电压时测量值会比实际值低很多)。数字表电压档的内阻很大,至少在兆欧级,对被测电路影响很小。但极高的输出阻抗使其易受感应电压的影响,在一些电磁干扰比较强的场合测出的数据可能是虚的。
扩散电流远大于漂移电流,可忽略漂移电流的影响,PN结呈现低阻性。 (2) PN结加反向电压时的导电情况 外加的反向电压有一部分降落在PN结区,方向与PN结内电场方向相同,加强了内电场。内电场对多子扩散运动的阻碍增强,扩散电流大大减小。
对于NPN型三极管,穿透电流的测量电路如图3所示。
电压表并联于电路中;电流表串联于电路中;测量前先估算测量值的大小,选择合适的量程;测量较大的电流时,应使用钳形电流表;调整量程开关时候,要断开电源,以免损坏仪表;注意安全,防止触电。
PN结在正向电压情况下导通,但不是理想的开关,上面会有0.7V左右的电压。
根据导通程度和型号的不同,NP结正向导通后的电压可以在0.6~2V之间变化(硅管),如果你说的是三极管的集电结,那个变化范围就更大了,从饱和状态的0.3V左右到上百V都有。
三极管两个PN结,b-e和b-c,一般b-c结的导通电压会大于b-e结的导通电压,原因是两个结的大小和两个结的电阻大小有关。
误差分析:自拟数据表格,列表记录和处理数据。以电压为横坐标、电流为纵坐标,利用测得的电压和电流数据,分别绘制出稳压二极管、金属膜电阻和小灯泡的伏安特性曲线,分析各自伏安特性曲线的特点和规律。
数字式电压表的示数不稳定也会产生误差。在U1-T实验中,U2的示数不能一直指在1V上,也会产生误差。以电压为横坐标、电流为纵坐标,利用测得的电压和电流数据,分别绘制出稳压二极管、金属膜电阻和小灯泡的伏安特性曲线,分析各自伏安特性曲线的特点和规律。
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大学物理实验——冷却法测金属的比热容中误差主要来源于对温度的测量。