2. Задачи для самостоятельного решения

1.5. Имеется германиевый диод с причем на каждые 10⁸атомов германия приходится один атом акцепторной примеси. Определить высоту потенциального барьера при комнатной температуре (Т= 300 К).

1.6. Удельное сопротивление р-области германиевого диода равно 2 Ом, а удельное сопротивление n-области – 10 Ом·см. Вычислить высоту потенциального барьера при температуре Т=300К и при повышении температуры на 30°С.

1.7. Рассчитать и построить графически вольт-амперную характеристику кремниевого полупроводникового диода, если при комнатной температуре Т=27ºС тепловой ток I=10мкА в следующих случаях:

а) идеализированный р-n-переход;

б) диод имеет объемное сопротивление базы 50 Ом;

в) повторить пункт а) при повышении температуры на 30 °C.

1.8. Найти барьерную емкость германиевого р-n-перехода, если удельное сопротивление р-области равно 3,5 Ом контактная разность потенциаловВ, приложенное смещение равно 5 В и площадь поперечного сечения р-n-перехода 1мм². Построить зависимостьпри изменении напряжения в пределах 0...25В через 5В.

1.9. На кремниевый диод, имеющий при комнатной температуремкА, подано прямое напряжение 0,2 В. Определить, на сколько изменится ток через диод при повышении температуры на 30ºC.

1.10. Определить, на сколько изменится кремниевого диода при повышении температуры на 30ºС, если напряжениеВ и начальная температура комнатная.мкА

1.11. В идеальном р-п-переходе прямое смещение 0,1В вызывает определенный ток носителей заряда при К. Какое необходимо прямое смещение, чтобы ток увличелся в два раза? Известно чтомкА.

1.12. Через кремниевый диод при комнатной температуре течет прямой ток в 5мА. Определить падение напряжения на нем, если мкА.

1.13. Кремниевый дмод при комнатной температуре имеет мкА. При подаче на него прямого напряжения черезнего течет токмА. Определить температурный коэффициент напряжения (ТКН), если температура повысится на 30ºС.

1.14. Пользуясь вольт-амперной характеристикой диода КД522А взятой из справочника, определить:

а) дифференциальное сопротивление

б) контактную разность потенциалов

в) сопротивление постоянному прямому току при мА имА; сопротивление обратному току при обратном напряжении 30В

г) мощность, выделяемую на диоде припрохождении прямого тока мА и обратного тока приВ

1.15. диод КД226В включен в схему (рис1.1). Напряжение источника Е=2В, сопротивление нагрузки кОм. Требуется:

а) определить ток диода, напряжение на диоде и на нагрузке;

б) найти рабочую точку диода, используя характеристику диода.

Характеристики диода КД226В при Т=25ºС

В;

;мкАА

2. Приборы на основе полупроводниковыхдиодов

Цель: научиться проводить расчет схем, в которых используются реальные полупроводниковые диоды; производить правильный подбор элементов для схем выпрямителей, стабилизаторов.

1. Примеры решения задач

Задача 2.1

Определить выходное напряжение в схеме (рис. 2.1), если при комнатной температуре используется кремниевый диод, имеющий тепловой ток мкА.

Решение.Поскольку на диод подано прямое смещение, то сопротивление кремниевых диодов будет иметь порядок < 200 Ом и ток в схеме будет определяться в основном сопротивлением резисторакОм. Следовательно,мА. Подставив это значение в уравнение для тока полупроводникового диода и решив его относительноU, получим:

;

Логарифмируя и решая это уравнение относительно U, получаем:

В

Задача 2.2

Для стабилизации напряжения на нагрузке используется полупроводниковый стабилитрон, напряжение стабилизации которого постоянно и равно В. Определить допустимые пределы изменения питающего напряжения, если максимальный ток стабилитронамА, минимальный ток стабилитронамА, сопротивление нагрузкикОм и сопротивление ограничительного резисторакОм (рис. 2.2).

Решение.Согласно закону Кирхгофа, запишем:

Ток через нагрузку , определим по формуле:

Подставив формулу (22) в выражение (2.1), получим:

Подставляя в эту формулу максимальное и минимальное значения

тока через стабилитрон, получим максимальное и минимальное значения напряжений источника питания:

В

В.

Исходя из полученных значений можно сделать вывод, что стабилизация для такого типа диода будет обеспечена при входном В.