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 (uD1 - uD2) na złączach w
temperaturze T = 300 K wiedząc, że powierzchnia złącza D1 jest
dwukrotnie mniejsza od powierzchni złącza D2.
zał.
i >> IS1, IS2
D1
uD1
T1 = T2
uD1 - uD2 = ?
i
1
SD1 = Å" SD2
D2
2
uD2
Rys. 3.1
Zad. 3.2
Krzemowa dioda idealna, opisana charakterystykÄ…
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 &!, Is = 0.1 pA, T = 300 K.
i
Dane
u
IS = 0.1 pA
uR R = 10 ©
E = 3V
µ d" 0.1%
T = 300 K
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 &!. Obliczyć
rezystancję szeregową diody. Przyjąć T = 300 K.
i
di
A
0.2 A
du
= 1©
di
u
du B
Rys. 3.4
Zad. 3.4
du
Dla diody idealnej dane jest = 1 © przy prÄ…dzie I0. Oblicz I0,
di
T = 300 K .
Zad. 3.5
Obliczyć wartość składowej stałej i zmiennej napięcia uD na idealnej
diodzie krzemowej (rys. 3.7) dla dwóch temperatur T1 = 300 K
oraz T2 = 450 K. Przyjąć małą wartość częstotliwości sygnału
harmonicznego. Zależność ni(T) zilustrowano na rys 3.6.
Dane C = "
IS(300) = 10-12 A
É 0
Im Å" sin Ét
I0 = 1A
T1 = 300 K
uD
T2 = 450 K
Rys. 3.7
Im = 1 mA
Dioda ze złączem pn
3
ln ni
Rys. 3.8
Zad. 3.6
Powtórzyć obliczenia z zadania 3.5 dla temperatury T1 = 300 K,
przyjmując częstotliwość sygnału harmonicznego f = 1 MHz .
Dane
Cj(0)= 2 pF
Cd(2A)= 6 pF
UB = 0.8 V
Dioda ze złączem pn
4
Zad. 3.7
Obliczyć prąd iA w obwodzie pokazanym na rys. 3.11.
IA
Dane
f = 105 Hz
T = 450 K
IS (450) = 10-9A
U0 Å" sin Ét
~
Cj (0) = 5 pF
U0 = 1 mV
Cd (1A) = 50 pF
Rys. 3.11
Zad. 3.8
Obliczyć wartość prądu iA w obwodzie jak na rys 3.13 zawierającym
diodÄ™ idealnÄ… D. Temperatura T = 400 K
iA
A
Dane
U0 = 2 mV
f = 106 Hz
R = 1 ©
D
U0 Å" sinÉt
~
IS (400 K) = 10-10A
Cj (0) = 10 pF
Cd (2A) = 20 pF
Rys. 3.13
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 iR oraz moce
wydzielane we wszystkich elementach układu.
i
a) b)
R2 = 1 ©
iR
- 20 V u
E = +"+"
0.7 V
D uD
10 V
R1 = 1 ©
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.
a)
b)
1 ©
1 ©
i
i
E = 30 V
E = 30 V
D
D
i
c)
- 20 V u
+"+"
0.7 V
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.
Dane
A
IA = 0.5 A
I a = 1 mA
IA + Ia Å" sinÉt
uAB
rz = 2 ©
É 0
Rys. 3.20
T = 300 K
B
Dioda ze złączem pn
6
i
10 A
UZ = -20 V
u
+"+"
0.9 V
- 22 V
1 A
Rys. 3.21
Zad. 3.12
Oblicz wartości prądu iA w układzie z rys. 3.23.
Charakterystyka diody Zenera podana jest na rys. 3.24.
Dane: A
f = 200 MHz
iA
21 V + 1 mV Å" sinÉt
Cd(1 A)= 10 nF
Uab
Cj(0)= 10 nF
UB = 0.7 V
B
Rys. 3.23
i
UZ = -20 V
u
+"+"
- 25 V
IA = 10 A
A
Rys. 3.24
Dioda ze złączem pn
7
Zad. 3.13
Dwójnik nieliniowy jest opisany zależnością
u = 4Å" lni
Znalez
ć wartość konduktancji dyfuzyjnej tego elementu dla napięcia
U = 4 V.
Zad. 3.14
Dla diody rzeczywistej zmierzono współrzędne dwóch punktów na
charakterystyce statycznej. WynoszÄ… one: U1 = 530 mV ,
I = 1 mA , U2 = 680 mV , I2 = 10 mA . Wyznaczyć spadek
1
napięcia na diodzie oraz rezystancję różniczkową tej diody przy prądzie
I3 = 30 mA. Przyjąć T = 300 K.
Zad. 3.15
Dla diody zmierzono admitancjÄ™ przy pulsacji É1 = 107 rd/ s.
Otrzymano: y1 = 38.8 + j l [mS]
Wyznaczyć admitancjÄ™ y2 tej diody przy pulsacji É2 = 106 rd / s i przy
prądzie stałym I2 = 10 mA . Przyjąć: IS = 1 pA , Cj(0)= 10 pF ,
UB = 0.7 V , złącze posiada charakter skokowy; T = 300 K .
Zad. 3.16
Dioda Zenara pracuje w temperaturze T1 = 300 K w układzie jak na
rysunku. W tej temperaturze napięcie przebicia diody wynosi 50 V.
Rezystancja dynamiczna w zakresie przebicia wynosi rz = 0, prÄ…d
generacyjny iG = 0 , prÄ…d nasycenia IS = 10-10 A , temperaturowy
współczynnik zmian przebicia napiÄ™cia przebicia ²Z = 0.3 % K-1.
Obliczyć wartość prądu iA w temperaturze 470 K.
R = 60 ©
iA
E = 60 V
D
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) "u = Ä…1 mV b) "u = Ä…10 mV c) "u = Ä…100 mV