РГР № 1. Задачи для самостоятельного решения

* В электронике размерности системы СИ часто заменяют размерностями из системы СГС [1].

* Справочные параметры для полупроводниковых элементов приведены в таблице 1.3.

1. Для полупроводника из Si проводимости в n и p областях σ_n = 3,2 [1/(Ом·см)]

и σ_p = 4,8 [1/(Ом·см)]; μ_n = 800 (см²/В·с); μ_р = 250 (см²/В·с). T = 300 К.

 

Определить: 1) контактную разность потенциалов (φ_К); 2) ширину p-n-перехода

со стороны n- и p- областей d_n и d_p, а также полную ширину перехода d = (d_n+d_p).

3) напряженность контактного поля Е_М; 4) Как изменится высота потенц. барьера (∆φ), если к p-n-переходу приложить внешнее напряжение: U₁ = +0,2 В; U₂ = - 2 В.

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

2. Для полупроводника из Si проводимости в n- и p- областях σ_n = 3,2 [1/(Ом·см)]

и σ_p = 0,64 [1/(Ом·см)]; μ_n = 800 (см²/В·с); μ_р = 400 (см²/В·с). T = 300 К.

 

Определить: 1) контактную разность потенциалов (φ_К); 2) ширину p-n-перехода

со стороны n- и p- областей d_n и d_p, а также полную ширину перехода d = (d_n+d_p).

3) напряженность контактного поля Е_М; 4) Как изменится высота потенц. барьера (∆φ), если к p-n-переходу приложить внешнее напряжение: U₁ = +0,1 В; U₂ = –1 В.

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

3. В идеальном Si p-n-переходе n_i = 1,45·10¹⁰(1/см³); D_n = 40 см²/с; D_р = 15 см²/с;

L_n = 100 мкм; L_р = 60 мкм; N_Д = 10¹⁵ (см^–3); N_А = 10¹⁷ (см^–3); T = 300 К.

Определить: 1) плотность тока насыщения j_Н (A/см²).

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

4. В идеальном Ge p-n-переходе n_i = 2,45·10¹³(1/см³); D_n = 100 см²/с; D_р = 50 см²/с;

L_n = 300 мкм; L_р = 200 мкм; N_Д = 10¹⁵ (см^–3); N_А = 10¹⁶ (см^–3); T = 300 К.

Определить: 1) плотность тока насыщения j_S (A/см²)..

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

5. Концентрация доноров в n-области диода с идеальным p-n-переходом равна

концентрации акцепторов в p-области, т.е. (N_Д = N_А). Можно принять, что отношения D_n/D_р = 3; L_n/L_р = 1,5 не изменились при изменении уровня легирования.

Определить: как изменится плотность тока через такой переход, если концентрацию увеличить в 5 раз.

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

6. Плотность тока через идеальный p-n переход при некотором внешнем напряжении U равна j₁ = 0,2 (A/см²). Известно, что концентрация акцепторов в p-области в 10 раз больше, чем концентрация доноров в n-области. Можно принять, что отношения D_n/D_р = 2; L_n/L_р = 1,2 не изменялись при изменении уровня легирования.

Определить плотность тока j₂ через аналогичный переход, но с меньшей в 2 раза концентрацией акцепторов, если внешнее напряжение осталось равным U.

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

7. Ширина запрещенной зоны Si при Т₁ = 300 К, составила ∆W = –ΔЕ_Э(Si) = 1,12 эВ.

При изменении температуры до Т₂ = 250 К ширина запрещенной зоны Si изменяется по закону ∆W_(Т) = ∆W_(300К) – α(Т – 300К), где ТКЕ α = 2,84∙10^–4 (эВ/К) (спр).

Определить, как изменится плотность обратного тока j_S через идеальный Si p-n- переход при уменьшении температуры от Т₁ до Т₂.

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

8. Определить изменение контактной разности потенциалов φ_K, если в Si p-n -переходе,

при Т = 300К, удельные сопротивление p-области составляло ρ _p = 1 (Ом/см),

а концентрация доноров составляла: N_D1 = 10¹⁴ и N_D2 = 10¹⁶ (см ^–3).

9. Определить изменение контактной разности потенциалов φ_K, если в Ge p-n-переходе,

при Т = 320К, удельные сопротивление p- и n-областей: ρ _p = 2 (Ом/см), ρ _n = 1 (Ом/см);

концентрация доноров составляла: N_D1 =10¹⁵ и N_D2 =10¹⁸ (см ^–3).

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

10. Построить линию нагрузки для цепи, содержащей источник Е = 10В, сопротивление

R_ОГР = 100 Ом и диод КД102 (* используя данные параметров из табл. 2 Прил. 1).

Определить диапазон возможных прямых токов для прямой ветви (при Т = 300К).

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

11. Построить линию нагрузки для цепи, содержащей источник Е = 15В, сопротивление

R_ОГР = 150 Ом и диод ГД507 (* используя данные параметров из табл. 2 Прил. 1).

Определить диапазон возможных прямых токов для прямой ветви (при Т = 300К).

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

12. В цепи из двух диодов Д310 или Д311 при изменении напряжения U_ПР = 0,2 ÷ 0,3 В

(и при Т = 300К) прямой ток увеличивается в диапазоне I_ПР = 2,5 ÷ 16 мА.

Определить дифференциальное сопротивление и крутизну характеристики диода.

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

13. В цепи из двух диодов КД521 или 522 при изменении напряжения U_ПР = 0,1÷ 0,3 В

(и при Т = 300К) прямой ток увеличивается в диапазоне I_ПР = 1 ÷ 30 мА.

Определить дифференциальное сопротивление и крутизну характеристики диода.

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

14. Плотность пар электрон-дырка в собственном германии, образо­вавшихся вследствие

тепловой генерации, определяется по формуле: n_i = N∙ e_хр ^{(–DEэ/2·k·T)} (см^-3)

Определить плотность пар электрон-дырка для Т = 280, 300 и 320 К.

Предполагается, что ширина зоны (ΔE_Э) не изменяется при изменении температуры Т.

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

15. Кристалл германия находится при T = 300 К.

Вычислить, на сколько % увеличится его проводимость при увеличении T на 10%?

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

16. Плотность пар электрон-дырка в собственном кремнии, образо­вавшихся вследствие

тепловой генерации, определяется по формуле: n_i = N∙ e_хр ^{(–DEэ/2·k·T)} (см^-3)

Определить плотность пар электрон-дырка для Т = 273, 300 и 327 К.

Предполагается, что ширина зоны (ΔE_Э) не изменяется при изменении температуры Т.

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

17. Кристалл кремния находится при T = 330 К.

Вычислить, на сколько % увеличится его проводимость при увеличении Т на 5%?

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

18. В Ge р-п -переходе удельное сопротивление р-области ρ _p = 2 (Ом∙ см), а n -области

ρ _n = 1,5 (Ом∙ см).

Вычислить φ_K при T =300 К, приняв концентрацию n_i = 2,5∙10¹².

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

19. В Si р-п -переходе удельное сопротивление р -области ρ _р = 1 (Ом∙ см), а n -области

ρ _n = 2,5 (Ом∙ см).

Вычислить φ_K при T = 330 К, приняв концентрацию ионизированных атомов n_i = 2∙10¹¹.

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

20. В кристалле германия при N_Д = 10³N_А, на каж­дые 10⁸ атомов Ge приходится

один атом акцепторной примеси.

Определить φ_K при Т=330К, приняв концентрацию ионизированных атомов

n_i =3∙10¹⁰, а плотность атомов N = 4,4*10²² см ^-3.

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

21. В кристалле кремния при N_Д = 10³N_А, на каж­дые 10⁸ атомов Si приходится

один атом акцепторной примеси.

Определить φ_K при Т = 300 К, приняв концентрацию ионизированных атомов

n_i = 3∙10¹⁰, а плотность атомов N = 5*10²² см^–3.

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

22. Удельная проводимость кремниевой р-области составила σ _p = 2 (1/Ом·см),

удельная проводимость n-области σ _n = 1 (1/Ом·см). I₀ = 2 мкА, Т = 300 К.

Вычислить напряжения, при которых ток диода составит: I_ПР=1мА и I_ПР =10 мА.

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

23. Удельная проводимость германиевой р-области составила σ _p = 3 (1/Ом·см),

удельная проводимость n-области σ _n = 2 (1/Ом·см). I₀ = 15мкА, Т=330К. Вычислить напряжения, при которых ток диода будет равен I_ПР1= 2мА и I_ПР2= 20 мА.

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

24. При Т = 300 К, U_ПР = 0,1 В и I₀ = 15 мкА. Какое напряжение U_ПР следует

приложить к германиевому p-n -переходу, чтобы ток вырос в 12 раза при Т = 330К.

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

25. В кремниевом p-n переходе при Т₁ = 300К, U_ПР = 0,2 В и I_o = 5 мкА

Определить: 1) изменение тока I_o при Т₂ = 330К; 2) какое напряжение U_ПР

следует приложить к переходу, чтобы ток вырос в 8 раз при Т₃ = 350К.

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

26. В германиевом p-n-переходе I₀ = 10 мкА при Т₁ = 290К; а при Т₂ = 320К I₀₍₂₎ =?

Определить: а) какое необходимо приложить U_ПР(1,2), чтобы получить I_ПР = I₀ и I₀₍₂₎.

б) какое необходимо приложить U_ПР, чтобы получить I_ПР(1) = 10·I₀ и I_ПР(2) = 10·I₀₍₂₎;

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

27. В Si p-n-переходе I₀ = 15 мкА при Т₁ = 290К, а при Т₂ = 340К ток I₀₍₂₎ =?.

Определить: а) какое необходимо приложить U_ПР, чтобы получить I_ПР = I₀₍₁₎ и I₀₍₂₎.

б) какое необходимо приложить U_ПР, чтобы получить I_ПР = 20·I₀ и I_ПР(2) = 16·I₀₍₂₎;

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

28. В Si p-n-переходе I₀ = 10 мкА. при Т₁ = 300К, а при Т₂ = 360К ток I₀₍₂₎ =?

Определить: а) какое необходимо приложить U_ПР, чтобы получить I_ПР(1) = I₀;

б) какое необходимо приложить U_ПР, чтобы получить I_ПР = 50·I₀ и I_ПР(2) = 40·I₀₍₂₎;

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Литература основная

1. Рекус Г.Г. Основы электротехники и промышленной электроники в примерах

и задачах с решениями: Учебное пособие. – М.: Высш. шк., 2008. – 343 с.

2. Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника. – М.: Высш. шк., 2001. – 620 с.

3. Березкина Т.Ф., Гусев Н.Г. Задачник по общей электротехнике с основами

электроники. – М.: Высш. шк., 2001. - 377 с.

4. Алиев И.И. Электротехнический справочник. – М.: Радио, 2000. – 384 с.

Литература дополнительная

5. Сборник задач по электротехнике и основам электроники / Под ред. В.Г. Герасимова. – М.: Высш. шк., 1987. - 288 с.

6. Изъюрова Г.И. Расчет электронных схем. – М.: Высш. шк., 1987. – 334 с.

7. Гусев В.Г. Сборник задач по электронике. – М.: Высш. шк., 1988. – 240 с.

8. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. – М.: Мир, 1992. - 505 с.

9. Буланов Ю.А. Усилители устройства. – М.: Высш. шк., 1980. - 414 с.

10. Власов Г.Л. Сборник задач по электронике. – Ижевск: Иж ГТУ, 2001. – 70с.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: