PN結溫度特性測試實驗--傳感器實驗

一、實驗目的：
掌握PN結測量溫度的方法
二、實驗儀器：
智能調節儀、溫度源、溫度傳感器實驗模塊（二）、PT100、PN結溫度傳感器、±15V穩壓電源、數顯單元
三、實驗原理：
理想PN結的正向電流If和正向壓降U_F存在如下近似關系：
（53-1）
其中：e為電子電荷；k為為玻爾茲曼常數；Ｔ為絕對溫度；Is為反向飽和電流。Is是一個和PN結材料的禁帶寬度以及溫度等有關的系數，可以證明
（53-2）
其中：C、γ是與結面積、摻雜濃度有關的常數；Us（0）為絕對零度時PN結材料的導帶底和價帶頂的電勢差；
將式（38-2）代入式（38-1），且兩邊取對數得：
（53-3）
其中  ，式（53-3）是PN結溫度傳感器的基本方程。令I_F=常數，則正向壓降只隨溫度而變。
在恒流供電的條件下，ＰＮ結的Ｕ_F對Ｔ的關系取決于線性項Ｕ_I，即正向壓降幾乎隨溫度的升高而線性下降，這就是ＰＮ結測溫的根據。
四、實驗步驟：
1．重復智能調節儀溫度控制實驗接線，將PN結溫度傳感器插入溫度源并按圖53-1接入度傳感器實驗模塊（二）
2．從主控臺接15V直流穩壓電源接至溫度傳感器實驗模塊（二）。溫度傳感器實驗模塊（二）的輸出Uo接主控臺直流電壓表，電壓表選擇20V檔。
3．打開實驗臺電源，改變智能調節儀的設定值，每隔5⁰C記下Uo的輸出值。直到溫度升至120⁰C。并將實驗結果填入下表

T（℃）

Uo2（V）

 
 
 
五、實驗報告
根據表53-1的實驗數據，作出U_O-T曲線，分析PN結溫度傳感器的溫度特性曲線，計算其非線性誤差。

圖53-1 PN結傳感器接線原理圖
六、注意事項
在本實驗中，采用的是硅材料PN結，溫度測量范圍為-50℃～150℃。