a?y?bx根据最小二乘法的计算公式:
b?xy?x?y r?x?(x)22xy?x?y(x2?x2)(y2?y2)(P 27页)
1n1n21k1n2x??xi, x??xi, y??yi, xy??xy
ni?1ni?1ki?1ni?1列表计算:(双击该表可见计算过程)
n1234567891011121314b=
U1U20.310.320.330.340.350.360.370.380.390.40.410.420.430.44平均值0.0730.1040.160.230.3370.4990.7331.0941.5752.3483.4955.1517.52811.32538.79688x20.31-2.6173-0.811360.09610.32-2.26336-0.724280.10240.33-1.83258-0.604750.10890.34-1.46968-0.499690.11560.35-1.08767-0.380690.12250.36-0.69515-0.250250.12960.37-0.31061-0.114930.13690.380.0898410.0341390.14440.390.4542550.177160.15210.40.8535640.3414260.160.411.2513330.5130470.16810.421.6391910.688460.17640.432.0186290.8680110.18490.442.4270131.0678860.19360.375-0.110180.0217270.14225a=-14.659r=xyx?yy26.8502385.1228183.3583552.1599471.1830310.4832320.0964780.0080710.2063480.7285711.5658352.6869474.0748655.8903912.4582230.999972 由此可知,相关系数r=0.99972,指数拟合的很好,也就说明PN结扩散电流-电压关系遵循指 数分布规律。计算玻尔兹曼常数,由表中数据得
e/k?bT?38.79?(273.15?26.00)?1.160?104CK/J
e1.602?10?19-23??1.38?10J/K 则:k测?4e/k1.160?102、求PN结温度传感器的灵敏度S,0K时硅材料禁带宽度Ego。
用作图法对Ube?T数据进行处理:(图省略)所画的直线的斜率,即PN结作为温度传感器时
的灵敏度s??2.30mV/K,表明PN结是负温度系数的。截距Ugo?1.30V(0K温度); 则Ego?eU?1.30电子伏特。 【实验结果】
1、测量值k测?1.38?10-23J/K 与公认值k0?1.381?10?23J/K相当一致。
实验结果:
?k测=1.38?10J/K? k测?k0??100%?0.08%?A=k0?-23 2、硅在0K温度时禁带宽度公认值Ego?1.205电子伏特,上述结果与实际大小基本吻合。由于PN结温度传感器的线性范围为-50℃--150℃,在常温时,非线性项将不可完全忽略,所以本实验测得
Ego?1.30电子伏特是合理的。
【问题讨论】
谈谈自己对本实验的体会与建议等。
禁带宽度(Band gap)是指一个能带宽度(单位是电子伏特(ev)).固体中电子的能量是不可以连续取
值的,而是一些不连续的能带。要导电就要有自由电子存在。自由电子存在的能带称为导带(能导电)。被束缚的电子要成为自由电子,就必须获得足够能量从而跃迁到导带,这个能量的最小值就是禁带宽度。锗的禁带宽度为0.66ev;硅的禁带宽度为1.12ev;砷化镓的禁带宽度为1.43ev。禁带非常窄就成为金属了,反之则成为绝缘体。半导体的反向耐压,正向压降都和禁带宽度有关。