Вариант №18

1. Покажите, что концентрация электронов в полупроводнике р-типа связана с концентрациями примесей N_а и собственных носителей n_i соотношением:

.

2. Найдите аналитическую зависимость напряженности электрического поля в симметричном p-n переходе с линейным распределением примеси N_d - N_a = ax от координаты. Считать, что напряженность поля на границах p-n перехода при x₁ = W_pn/2 и x₂ = W_pn/2 равна нулю. Постройте график полученной зависимости.

3. Изобразите входные и выходные статические вольтамперные характеристики биполярного транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером. Укажите на них области, соответствующие работе транзистора в активном режиме и режимах насыщения и отсечки. Объясните влияние эффекта Эрли на вольтамперные характеристики.

Вариант №19

1. Покажите, что концентрация электронов в полупроводнике n-типа связана с концентрацией доноров N_d соотношением:

,

где n_i - концентрация носителей в собственном полупроводнике.

2. В симметричном p-n переходе с линейным распределением примеси N_d - N_a = ax (a - градиент концентрации) зависимость напряженности электрического поля от координаты определяется соотношением:

,

где W_pn - ширина p-n перехода, q - заряд электрона, ,₀ - относительная и абсолютная диэлектрические проницаемости.

Покажите, что ширина симметричного p-n перехода W_pn определяется выражением:

и барьерная емкость диода равна:

,

где ₀ - контактная разность потенциалов.

3. Изобразите зависимость коэффициента передачи тока  в схеме с общим эмиттером от входного тока базы. Объясните различие входных и выходных вольтамперных характеристик транзистора для схем с общей базой и общим эмиттером.

Вариант №20

1 Пусть в ограниченном объеме полупроводника n-типа возникла избыточная концентрация электронов и дырок, вследствие чего образовался объемный заряд с плотностью ₀. Сколько времени необходимо (это время называется временем релаксации), чтобы избыточный заряд в полупроводнике с удельной проводимостью _n уменьшился в е раз? Влиянием процессов диффузии и рекомбинации на уменьшение избыточного заряда пренебречь. Объясните физический механизм уменьшения концентрации неравновесных носителей.

2. При прямом смещении p-n перехода кроме барьерной емкости существует так называемая диффузионная емкость. Диффузионная емкость обусловлена введением неосновных носителей в области p и n при протекании прямого тока. При изменении напряжения на p-n переходе изменяются токи и заряды в p и n областях. Таким образом, имеет место емкость, обусловленная инжекцией и диффузией неосновных носителей. Диффузионная емкость может быть определена из уравнения: C_диф = d(Q_p + Q_n)/dU_pn,

где Q_p - заряд дырок, инжектированных в область n, Q_n - заряд электронов, инжектированных в область p. Исходя из определения диффузионной емкости, покажите, что диффузионная емкость резкого p-n перехода с длинной базой может быть записана в виде C_диф = I_p/_T.

3. Изобразите характеристики передачи тока и обратной связи по напряжению для транзистора, включенного по схемам с общей базой и общим эмиттером. Объясните указанные характеристики.