Dioda ze złączem pn
1
Dioda ze złączem pn
Zad. 3.1
Dwa złącza p-n wykonano w układzie scalonym w trakcie jednego
procesu dyfuzji domieszek. Złącza te połączono szeregowo oraz
spolaryzowano prądem i znacznie większym od ich prądów nasycenia
(rys 3.1). Wyznaczyć różnicę napięć (u
D1
- u
D2
) na złączach w
temperaturze T = 300 K wiedząc, że powierzchnia złącza D
1
jest
dwukrotnie mniejsza od powierzchni złącza D
2
.
2
D
i
1
D
u
1
D
2
D
u
?
u
u
2
D
1
D
=
−
zał.
2
S
1
S
, I
I
i
>>
2
1
T
T
=
2
D
1
D
S
2
1
S
⋅
=
Rys. 3.1
Zad. 3.2
Krzemowa dioda idealna, opisana charakterystyką
eksponencjalną, jest włączona w obwód jak na rysunku.
Wyznaczyć prąd w obwodzie oraz napięcie na diodzie z dokładnością
lepszą niż 0.1 %.
Dane: E = 3 V, R = 10 Ω, I
s
= 0.1 pA, T = 300 K.
R
u
V
3
E
=
u
Ω
= 10
R
%
1
.
0
≤
ε
K
300
T
=
i
pA
1
.
0
I
S
=
Dane
Rys. 3.2
Dioda ze złączem pn
2
Zad. 3.3
Nachylenie charakterystyki statycznej diody półprzewodnikowej
wyznaczone przy prądzie I = 0.2 A wynosi du/di = 1 Ω. Obliczyć
rezystancję szeregową diody. Przyjąć
T = 300 K.
A
2
.
0
u
i
di
du
A
B
Ω
=
1
di
du
Rys. 3.4
Zad. 3.4
Dla diody idealnej dane jest
Ω
= 1
di
du
przy prądzie
. Oblicz ,
.
0
I
0
I
K
300
T
=
Zad. 3.5
Obliczyć wartość składowej stałej i zmiennej napięcia
u
D
na idealnej
diodzie krzemowej (rys. 3.7) dla dwóch temperatur
T
1
= 300 K
oraz
T
2
= 450 K
. Przyjąć małą wartość częstotliwości sygnału
harmonicznego. Zależność
( )
T
n
i
zilustrowano na rys 3.6.
Dane
( )
A
10
300
I
12
S
−
=
0
→
ω
K
300
T
1
=
K
450
T
2
=
mA
1
I
m
=
A
1
I
0
=
∞
=
C
t
sin
I
m
ω
⋅
D
u
Rys. 3.7
Dioda ze złączem pn
3
ln n
i
Rys. 3.8
Zad. 3.6
Powtórzyć obliczenia z zadania 3.5 dla temperatury
T
1
= 300 K
,
przyjmując częstotliwość sygnału harmonicznego
MHz
1
f
=
.
Dane
( )
pF
2
0
C
j
=
( )
pF
6
A
2
C
d
=
V
8
.
0
U
B
=
Dioda ze złączem pn
4
Zad. 3.7
Obliczyć prąd
w obwodzie pokazanym na
rys. 3.11
.
A
i
Dane
f = 10
5
Hz
T = 450 K
I
S
(450) = 10
-9
A
C
j
(0) = 5 pF
U
0
= 1 mV
C
d
(1A) = 50 pF
Rys. 3.11
A
I
t
sin
U
0
ω
⋅
~
Zad. 3.8
Obliczyć wartość prądu
i
A
w obwodzie jak na rys 3.13 zawierającym
diodę idealną
D
. Temperatura
T = 400 K
Dane
U
0
= 2 mV
f = 10
6
Hz
I
S
(400 K) = 10
-10
A
C
j
(0) = 10 pF
C
d
(2A) = 20 pF
Rys. 3.13
A
i
t
sin
U
0
ω
⋅
~
Ω
= 1
R
D
A
B
Zad. 3.9
Dioda krzemowa
D
o charakterystyce pokazanej na rys. 3.16b pracuje w
układzie jak na rys. 3.16a. Wyznaczyć wartość prądu
i
R
oraz moce
wydzielane we wszystkich elementach układu.
Ω
= 1
R
1
D
R
i
Ω
= 1
R
2
V
10
E
=
V
20
−
V
7
.
0
i
u
∫∫
D
u
)
a
)
b
Rys. 3.16
Dioda ze złączem pn
5
Zad. 3.10
Oblicz wartość prądu
i
w układach przedstawionych na rys. 3.17a i
3.17.b. Charakterystyka diody pokazana jest na rys. 3.17c.
i
Ω
1
D
V
30
E
=
i
Ω
1
D
V
30
E
=
V
20
−
V
7
.
0
i
u
∫∫
)
a
)
b
)
c
Rys. 3.17
Zad. 3.11
Obliczyć składową stałą oraz amplitudę składowej zmiennej napięcia na
diodzie pracującej w układzie z rys. 3.20, której charakterystyka
pokazana jest na rys. 3.21.
A
5
.
0
I
A
=
mA
1
I
a
=
Ω
= 2
r
z
0
→
ω
K
300
T
=
Dane
AB
u
t
sin
I
I
a
A
ω
⋅
+
A
B
Rys. 3.20
Dioda ze złączem pn
6
V
9
.
0
u
∫∫
A
10
V
22
−
A
1
i
V
20
U
Z
−
=
Rys. 3.21
Zad. 3.12
Oblicz wartości prądu
w układzie z rys. 3.23.
A
i
Charakterystyka diody Zenera podana jest na rys. 3.24.
Dane:
ab
U
A
B
A
i
t
sin
mV
1
V
21
ω
⋅
+
MHz
200
f
=
( )
nF
10
A
1
C
d
=
( )
nF
10
0
C
j
=
U
B
= 0.7 V
Rys. 3.23
u
∫∫
V
25
−
A
10
I
A
=
i
A
V
20
U
Z
−
=
Rys. 3.24
Dioda ze złączem pn
7
Zad. 3.13
D
wójnik nieliniowy jest opisany zależnością
i
ln
4
u
⋅
=
Znaleźć wartość konduktancji dyfuzyjnej tego elementu dla napięcia
U = 4 V
.
Zad. 3.14
Dla diody rzeczywistej zmierzono współrzędne dwóch punktów na
charakterystyce statycznej. Wynoszą one:
,
,
mV
530
U
1
=
mA
1
I
1
=
mV
680
U
2
=
,
mA
10
I
2
=
. Wyznaczyć spadek
napięcia na diodzie oraz rezystancję różniczkową tej diody przy prądzie
I
3
= 30 mA
. Przyjąć
T = 300 K
.
Zad. 3.15
Dla diody zmierzono admitancję przy pulsacji
Otrzymano:
.
s
/
rd
10
7
1
=
ω
[ ]
mS
l
j
8
.
38
y
1
+
=
Wyznaczyć admitancję
tej diody przy pulsacji
i przy
prądzie stałym
2
y
10
s
/
rd
10
6
2
=
ω
mA
I
2
=
. Przyjąć:
pA
1
I
S
=
,
( )
pF
10
0
C
j
=
K
300
,
, złącze posiada charakter skokowy;
V
7
.
0
U
B
=
T
=
.
Zad. 3.16
Dioda Zenara pracuje w temperaturze
K
300
T
1
=
w układzie jak na
rysunku. W tej temperaturze napięcie przebicia diody wynosi
50 V
.
Rezystancja dynamiczna w zakresie przebicia wynosi
, prąd
generacyjny
, prąd nasycenia
0
r
z
=
0
i
G
=
A
10
I
10
S
−
=
, temperaturowy
współczynnik zmian przebicia napięcia przebicia
1
K
%
−
Z
0
=
β
3
.
.
Obliczyć wartość prądu
w temperaturze
470 K
.
A
i
D
Ω
= 60
R
V
60
E
=
A
i
Rys. 3.27
Dioda ze złączem pn
8
Zad. 3.17
Na podstawie pomiarów stwierdzono, że idealna dioda krzemowa przy
napięciu
U = 650 mV
przewodzi prąd
I = 10 mA
.
Oblicz zmiany prądu płynącego przez diodę przy następujących
zmianach napięcia na diodzie.
a)
mV
1
u
±
=
Δ
b)
mV
10
u
±
=
Δ
c)
mV
100
u
±
=
Δ