Ответы и решения

1. (Стр. 34).Определим концентрацию акцепторных атомов:

N_a = N / 10⁸ = 4,4  10²² / 10⁸ = 4,4  10¹⁴ см^-3,

где N = 4,4  10²² см^-3- концентрация атомов германия.

Концентрация атомов доноров N_д = 4,4  10¹⁷ см^-3.

Контактная разность потенциалов:

Е_К = ln = 0,0258 ln(4,4  10¹⁷ 4,4  10¹⁴) / (2,510¹³)²  0,33 В.

2. (

   1

   _р

   1 _

   N_Ae_p

   Стр. 34). Известно, что удельное сопротивлениер-области полупроводника:

_р =  ,

г

1 _

_рe_p

де –N_A концентрация акцепторов; е – заряд электрона;_p- подвижность дырок. Отсюда:

N_A = = 1 / (2  1,602  10^-19  1900) = 1,65  10¹⁵ см^-3.

А

1 _

_ne_n

налогично, найдем концентрацию доноров в n-области полупроводника:

N_Д = = 1 / (1  1,602 10^-19  3900) = 1,6  10^-15 см^-3.

Контактная разность потенциалов:

Е_К = ln = 0,258 ln(1,65  10¹⁵ 1,6  10^-15) / (2,510¹³)²  0,22 В.

3. (Стр. 58). Сопротивление диода прямому постоянному току определяется:

R₀ = U_ПР / I_ПР.

Отсюда:

R_{0 1} = 0,4 / 6,26  10^-3  0,064 кОм = 64 Ом;

R_{0 2} = 0,6 / 13  10^-3  46 Ом;

R_{0 3} = 0,8 / 37,5  10^-3  2 Ом.

Далее по этим данным строится характеристика R₀= f (U_ПР).

Аналогично, строится характеристика R₀ = f (U_ОБР), для чего рассчитываются:

R₀ = U_ОБР/I_ОБР;

R_{0 1} = -50 / -0,05  10^-6  1000 МОм = 1ГОм;

R_{0 2} = -100 / -0,07  10^-6  1428,6 МОм = 1,4 ГОм;

R_{0 3} = -200 / -0,1  10^-6  2000 МОм = 2 ГОм.

Дифференциальное сопротивление диода (переменному току) определяется:

R_{i ПР} = U_ПР/I_ПР= (1,2 – 0,4) / (75 – 6,25)  10^-3  12 Ом;

S_ПР = I_ПР/U_ПР= 68,75 / 0,8 = 85,9 мА/В;

R_{i ОБР} = U_ОБР/I_ОБР= (75 – 25) / (0,06 – 0,02)  10^-6 = 1250 МОм =1,2 ГОм;

S_ОБР = I_ОБР/U_ОБР= 0,04 10^-6 / 50 = 0,8  10^-3 мА/В.

4. (Стр. 59). Для R_Н1= 80 Ом нагрузочная прямая проходит через две точки, лежащие на осях: на оси напряжения точка имеет координаты (Е; 0), т.е. (2; 0); на оси тока – (0; Е/ R_Н1), Е/ R_Н1 = 2/80 = 25 мА, т.е. (0; 25). Точка пересечения нагрузочной прямой и ВАХ диода имеет координатыI= 12 мА,U= 1,2 В. Таким образом, ток через нагрузку будет составлятьI= 12 мА, а напряжениеU_RН= 2 – 1,2 = 0,8 В.

Для R_Н1= 40 Ом нагрузочная прямая проходит через две точки, лежащие на осях: на оси напряжения точка имеет координаты (Е; 0), т.е. (2; 0); на оси тока – (0; Е/ R_Н1), Е/ R_Н1 = 2/40 = 50 мА, т.е. (0; 50). Расчеты показали, что точка на оси тока выходит за пределы чертежа, поэтому для того, чтобы найти точку пересечения нагрузочной прямой с ВАХ диода от точки на оси напряжения (Е; 0) откладываем влево произвольное значение напряжения, например,U= 0,5 В (точка с координатами (1,5; 0)), затем вверх откладываем координатуI= 0,5 / 40 = 12,5 мА, т.е. получаем точку на координатной плоскости (1,5; 12,5). Через полученную точку и точку на оси напряжения (2; 0) проводим прямую, которая и будет являться нагрузочной. Точка пересечения будет иметь координаты (1,7; 16). Таким образом ток, протекающий через нагрузку будет равенI= 16 мА, а напряжениеU_RН= 2 – 1,7 = 0,3 В.

5. (Стр. 60). Ограничительное сопротивление определяем по формуле:

R_ОГР= (Е_СР–U_СТ) / (I_СР+I_Н).

Где I_Н=U_СТ/R_Н= 13 / 3,710³ = 3,5 мА;

Е_СР = 0,5 (E_min + E_max) = 0,5 (17 + 23) = 20 В;

I_СР = 0,5 (I_min + I_max) = 0,5 (1 + 20) = 10,5 мА.

Отсюда: R_ОГР= (20 – 13) / (10,5 + 3,5)10^-3 = 0,5 кОм.

6. (Стр. 60). U_ОБР= - 20 В.

7. (Стр. 117). По входной характеристике дляU_К= 5 В находим:

h₁₁ = U_Б/I_Б= (360 – 320)10^-3 / (200 – 80) 10^-6 =330 Ом;

h₁₂ = U_Б/U_К= 8010^-3 / 5 = 16 10^-3.

По выходным характеристикам определяем:

h₂₁ = I_К/I_Б= 2,810^-3 / 50 10^-6 = 56;

h₂₂ = I_К/U_К= (7 – 6,5)10^-3 / (10 – 2) = 62,5 10^-6 См.

Схема замещения приведена на рисунке, при условии, что h₁₂  0.

8. (Стр. 118). Для определения изменения тока коллектора используем следующие формулы:

h_{21 Э} = I_К/I_Б;

h_{21 Э} = h_{21 Б} / (1 - h_{21 Б}).

Откуда получаем: I_К=h_{21 Э} I_Б=h_{21 Б} I_Б / (1 - h_{21 Б}) = 0,975  0,1 (1 – 0,975) = 3,9 мА.

Находим изменение тока эмиттера:

I_Э=I_К+I_Б= 3,9 + 0,1 = 4 мА.

9. (Стр.118). Используя формулу для нахождения мощности потерь на коллекторе:

Р_К=I_К  U_К,

определяем напряжение: U_К = Р_К/I_К = 72 10^-3 / (6 10^-3) = 12 В.

Таким образом, положение рабочей точки Ана выходных характеристиках определяется величинами I_К= 6 мА, U_К= 12 В. Находим положение рабочей точки на выходных характеристиках транзистора КТ339А и определяем ток базы: I_Б= 150 мкА.