Билет №2

1. Двухполюсные элементы. Источник напряжения и тока. Свойства и ВАХ.

2. P-n переход. Электрические процессы в p-n переходе при отсутствии и наличии внешнего напряжения.

1.3 Двухполюсные элементы

Двухполюсник — это обобщенное название элемента или схемы, которая двумя выходными зажимами (полюсами) присоединена к выделенной ветви. Если в двухполюснике есть источник ЭДС или (и) тока, то такой двухполюсник называют активным. Если в двухполюснике нет источника ЭДС и (или) тока, то его называют пассивным.

Источник напряжения (источник ЭДС)

Источник напряжения (источник ЭДС) – двухполюсный элемент, напряжение которого не зависит от тока через него и изменяется по заданному закону. Изображение источника напряжения приведено на рис. 1.4. Вольт-амперная характеристика (ВАХ) источника напряжения (рис. 1.5) имеет вид прямой, параллельной оси ординат (оси тока). Стрелка ЭДС внутри окружности (рис.1.4) источника напряжения направлена в сторону полюса с большим потенциалом (к положительному полюсу). Напряжение на внешних клеммах (полюсах) источника имеет противоположное направление.

Внутреннее сопротивление источника напряжения равно нулю, поскольку в противном случае напряжение источника будет зависеть от тока через него. Мощность источника напряжения бесконечно велика. При нулевом напряжении источник напряжения эквивалентен проводнику с нулевым сопротивлением.

Рис. 1.4 Рис.1.5

Источник тока

Источник тока – двухполюсный элемент, ток которого не зависит от напряжения на его полюсах и изменяется по заданному закону. Изображение источника тока приведено на рис. 1.6. Вольт-амперная характеристика (ВАХ) источника тока (рис. 1.7) имеет вид прямой, параллельной оси абсцисс (оси напряжения). Двойная стрелка ЭДС внутри окружности (рис.1.6) источника тока показывает положительное направление тока источника. Внутреннее сопротивление источника тока равно бесконечности, поскольку в противном случае ток источника будет зависеть от напряжения на клеммах источника.

Мощность источника тока бесконечно велика. При нулевом токе источник тока эквивалентен разрыву между полюсами.

Рис. 1.6 Рис.1.7

Резистивный элемент

Резистивный элемент (резистор) – это двухполюсный элемент, в котором происходит необратимое преобразование электромагнитной энергии в тепловую и другие виды энергии. Связь между током через резистор и напряжением на резисторе отражается его ВАХ, варианты которых приведены на рис. 1.8. Если ВАХ резистора является прямой линией (линия 1 на рис.1.8), то такой резистор считают линейным. Если ВАХ резистора не является прямой линией (линия 2 на рис.1.8), то такой резистор считают нелинейным.

Рис. 1.8

Обозначение линейного и нелинейного резисторов на схемах приведено на рис. 1.9 и 1.10, соответственно.

Рис. 1.9 Рис.1.10

Линейный резистивный элемент характеризуется такими параметрами как сопротивление и проводимость . Единицей сопротивления является ом (Ом). [ R ] = 1 Ом = 1 В / 1 А. Единицей проводимости является сименс (См). [ G ] = 1 См = 1 Ом^-1.

Мощность, которая преобразуется резистором, определяется согласно закону Джоля-Ленца:

и измеряется в ваттах (Вт). [P] = 1 Вт = 1 В•1 А.

1.6 P-n переход. Электрические процессы в p-n переходе при отсутствии и наличии внешнего напряжения. Емкость p-n перехода

P-n-переход – это переходный слой между двумя областями полупроводника с разной электропроводностью, в котором существует диффузионное электрическое поле. P-n-переход получают введением в примесный полупроводник одного типа проводимости специальных присадок, которые изменяют тип проводимости части монокристалла.