 |
Полупроводниковые диоды
|
|
|
|
ВВЕДЕНИЕ
Учебное пособие представляет сборник задач, предназначенный для студентов радиотехнических специальностей по курсам «Физические основы микроэлектроники», «Аналоговая и цифровая электроника», «Электроника и микроэлектроника», а также «Схемотехника аналоговых электронных устройств». Задачи подобраны в соответствии с рабочими программами указанных курсов.
Существующие пособия решения задач по полупроводниковым и усилительным устройствам [1;2] в значительной мере устарели и не отвечают требованиям новых образовательных стандартов. Автором сделана попытка объединения в едином пособии задач, содержание которых наиболее полно отражает практическую сторону проектирования усилительных устройств на полупроводниковых диодах и транзисторах.
Цель издания — научить студентов правильно применять электронные полупроводниковые приборы и проектировать электронные схемы. Тренировка обучаемого в решении достаточно большого количества задач позволит ему успешно преодолеть трудности, возникающие при изучении схемотехнических курсов. Решение задач поможет глубже понять физический смысл явлений, происходящих в полупроводниковых приборах, закрепить в памяти формулы, укрепить навыки практического применения теоретических знаний.
Пособие построено по принципу деления на темы. По каждой теме приведены решения нескольких типовых задач, а затем — задачи для самостоятельного решения. В тексте используется сквозная нумерация задач внутри каждой темы. После каждой темы рекомендуется проведение контрольной работы.
Пособие может быть полезно для студентов других приборостроительных специальностей. Может быть использовано преподавателями, ведущими занятия по соответствующим дисциплинам.
|
|
|
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ДИОДЫ
Цель: углубленное изучение физических параметров идеализированного полупроводникового диода и влияния температуры на эти параметры.
Для решения задач по теме потребуются дополнительные данные, приведенные в приложении 1
1.1. Примеры решения задач
Задача 1.1
Определить, чему равна высота потенциального барьера (контактная разность потенциалов) в кремниевом при комнатной температуре без приложения напряжения, если известно, что 
см–3 и 
см–3.
Решение. Высота потенциального барьера определяется по формуле:
.
Тепловой потенциал определяется по формуле:
;
при комнатной температуре 
К значение 
В.
Контактная разность потенциалов для кремниевого 
- 
-переходе для указанных в задаче концентраций примесей 
и 
:
В.
Задача 1.2
Найти значение барьерной емкости Сбар, приходящейся на 1 см2 поверхности симметричного кремниевого электронно-дырочного перехода при прямом напряжении 0,3 В и обратном напряжении 50 В, если дано 
см–3 и температура комнатная.
Решение. Барьерную емкость определяем согласно формуле
.
Так как температура комнатная, то 
В. В этом случае:
В
Определяем Сбар при 
В:
нФ/м2.
Определяем Сбар при 
В:
нФ/м2.
Задача 1.3
Германиевый полупроводниковый диод, имеющий обратный ток 
мкА, работает при прямом напряжении 
В и Т=300 К.
Определить:
а) сопротивление диода постоянному току R0;
б) дифференциальное сопротивление - -переходе 
Решение. Найдем ток через диод при прямом напряжении 0,1В по формуле вольт-амперной характеристики:
мА
Тогда сопротивление диода постоянному току:
Ом
Вычислим дифференциальное сопротивление:
Ом
Задача 1.4
Определить величину теплового тока кремниевого диода при температуре Т=70ºС, если при температуре Т=27ºС его тепловой ток 
мкА.
|
|
|
Решение. Тепловой ток в зависимости от температуры изменяется по следующему закону:
где 
; 8°С—для материала Gе, а 10°С—для материала Si.
Тогда:
мкА.
|
|
|
