PN Junctions

The PN Junction. How Diodes Work? (English version) (Iunie 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

PN Junctions

Dispozitive și circuite semiconductoare discrete


Intrebarea 1

Nu stați acolo! Construiți ceva!

Învățarea de a analiza matematic circuitele necesită mult studiu și practică. În mod obișnuit, elevii practică prin lucrul prin numeroase probleme de probă și verificând răspunsurile lor față de cele oferite de manual sau instructor. În timp ce acest lucru este bun, există o cale mult mai bună.

Veți învăța mult mai mult prin construirea și analizarea circuitelor reale, permițând echipamentul de testare să furnizeze "răspunsurile" în loc de o carte sau de o altă persoană. Pentru exerciții de construire a circuitelor de succes, urmați acești pași:

  1. Măsurați și înregistrați cu atenție toate valorile componentelor înainte de construcția circuitului, selectând valorile rezistorului suficient de mari pentru a face ca deteriorarea tuturor componentelor active să fie puțin probabilă.
  2. Desenați diagrama schematică pentru circuitul care urmează să fie analizat.
  3. Construiți cu atenție acest circuit pe un panou sau alt mediu convenabil.
  4. Verificați precizia construcției circuitului, urmărind fiecare cablu la fiecare punct de conectare și verificând elementele unu-câte unul pe diagramă.
  5. Analiza matematică a circuitului, rezolvarea tuturor valorilor tensiunii și curentului.
  6. Măsurați cu atenție toate tensiunile și curenții, pentru a verifica corectitudinea analizei.
  7. Dacă există erori substanțiale (mai mari de câteva procente), verificați cu atenție construcția circuitului în funcție de diagramă, apoi calculați cu atenție valorile și re-măsurați cu atenție.

Când elevii au început să învețe despre dispozitivele cu semiconductori și sunt cel mai probabil să le deterioreze prin conexiuni necorespunzătoare în circuitele lor, recomand să experimenteze componente mari de putere (diode rectificative 1N4001, tranzistoare de putere TO-220 sau TO-3, etc.) și utilizarea unor surse de alimentare cu baterii uscate, mai degrabă decât a unei surse de alimentare la bord. Acest lucru scade probabilitatea deteriorării componentelor.

Ca de obicei, evitați valorile rezistenței foarte mari și foarte scăzute, pentru a evita erorile de măsurare cauzate de încărcarea contorului (la capătul superior) și pentru a evita epuizarea tranzistorului (la capătul inferior). Vă recomandăm rezistențe între 1 kΩ și 100 kΩ.

O modalitate prin care puteți economisi timp și reduce posibilitatea de eroare este să începeți cu un circuit foarte simplu și să adăugați incremental componente pentru a crește complexitatea acestuia după fiecare analiză, mai degrabă decât să construiți un circuit complet nou pentru fiecare problemă de practică. O altă tehnică de economisire a timpului este de a reutiliza aceleași componente într-o varietate de configurații diferite de circuite. În acest fel, nu va trebui să măsurați valoarea unei componente mai mult decât o dată.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Lăsați electronii înșiși să vă dea răspunsul la propriile "probleme practice"!

Note:

Experiența mea a fost că studenții au nevoie de multă practică cu analiza circuitului pentru a deveni competenți. În acest scop, instructorii oferă de obicei studenților lor o mulțime de probleme de practică prin care să lucreze și oferă răspunsuri elevilor să-și controleze munca. În timp ce această abordare îi face pe studenți să se familiarizeze cu teoria circuitelor, nu reușește să le educe pe deplin.

Elevii nu au nevoie doar de practică matematică. Aceștia au nevoie, de asemenea, de circuite de construcție practice practice și de echipamente de testare. Deci, sugerez următoarea abordare alternativă: elevii ar trebui să- și construiască propriile "probleme de practică" cu componente reale și să încerce să prezică matematic diferitele valori de tensiune și curent. În acest fel, teoria matematică "vine în viață", iar studenții dobândesc o experiență practică pe care nu ar câștiga doar prin rezolvarea ecuațiilor.

Un alt motiv pentru a urma această metodă de practică este de a preda studenților metodă științifică : procesul de testare a unei ipoteze (în acest caz, predicții matematice) prin efectuarea unui experiment real. Elevii vor dezvolta, de asemenea, abilități reale de depanare, deoarece uneori fac erori de construcție a circuitelor.

Petreceți câteva momente de timp cu clasa dvs. pentru a revizui unele dintre "regulile" de construire a circuitelor înainte de a începe. Discutați aceste probleme cu elevii dvs. în aceeași manieră Socratică, în mod normal, ați discuta cu întrebările din foaia de lucru, în loc să le spuneți pur și simplu ce ar trebui și nu ar trebui să facă. Nu mă mai opresc niciodată să fiu uimită de modul în care elevii slab înțeleg instrucțiunile atunci când sunt prezentați într-un format tipic de prelegere (instructor monolog)!

O notă adresată acelor instructori care se pot plânge de timpul "irosit" trebuie să-i facă pe elevi să construiască circuite reale în loc să analizeze doar matematic circuitele teoretice:

Care este scopul studenților care vă ia cursul "panoul de lucru" panoul panoului de lucru implicit?

intrebarea 2

Relația dintre tensiune și curent pentru o joncțiune PN este descrisă de această ecuație, denumită uneori "ecuația diodei" sau "ecuația diodei Shockley" după descoperirea ei:


I D = I S (e ((qV D ) / NkT) - 1)

Unde,

I D = curent prin joncțiunea PN, în amperi

I S = curentul de saturație a joncțiunii PN, în amperi (de obicei 1 picoamp)

e = numărul lui Euler ≈ 2.718281828

q = încărcarea unității electronice, 1, 6 × 10 -19 coulombs

V D = Tensiunea pe joncțiunea PN, în volți

N = coeficient nonideality sau coeficient de emisie (de obicei între 1 și 2)

k = constanta lui Boltzmann, 1, 38 × 10 -23

T = temperatura de legare, grade Kelvin

La început, această ecuație poate părea foarte descurajantă până când îți dai seama că în ea există doar trei variabile: I D, V D și T. Toți ceilalți termeni sunt constanți. Deoarece în majoritatea cazurilor presupunem că temperatura este destul de constantă, de fapt, avem de-a face doar cu două variabile: tensiunea diodică și dioda. Pe baza acestei realizări, re-scrieți ecuația ca o proporționalitate mai degrabă decât o egalitate, arătând cum se referă cele două variabile ale curentului și tensiunii diodice:


I D α. . .

Pe baza acestei ecuații simplificate, ce ar arăta un grafic I / V pentru o joncțiune PN? Cum compară acest grafic cu graficul I / V pentru un rezistor?


Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Simplificată proporționalitate:


I D a e V D

Diagrama descrisă de "formula diodă" este o curbă exponențială standard, crescând brusc pe măsură ce variabila independentă (V D, în acest caz) crește. Graficul grafic pentru un rezistor, desigur, este liniar.


Note:

Întrebați-i pe elevii tăi să-și schițeze propria transmisie a unei curbe exponențiale pe tablă pentru ca toți să le vadă. Nu-i lăsați să scape cu parohia răspunsul: "Este o curbă exponențială".

Întrebarea 3

Luminozitatea caracteristică colorată de la o lumină electrică cu descărcare în gaz este rezultatul energiei emise de electroni în atomii de gaz, deoarece acestea cad din stările "excitate" la nivel înalt la starea lor naturală ("la sol"). Ca regulă generală a comportamentului cu electroni, aceștia trebuie să absoarbă energia dintr-o sursă externă pentru a sări într-un nivel superior și eliberează acea energie după revenirea la nivelul inițial.

Având în vedere existența acestui fenomen, ce bănuiți ar putea să apară în interiorul unei joncțiuni PN, deoarece efectuează un curent electric "# 3"> Răspuns dezvăluiți Ascunde răspunsul

Nodurile PN emite energia unei lungimi de undă caracteristice atunci când conduc curentul. Pentru unele tipuri de joncțiuni PN, lungimile de undă se află în intervalul vizibil de lumină.

Următoarea întrebare: ce aplicație practică vă puteți gândi pentru acest fenomen?


Note:

Aplicarea practică a acestui fenomen ar trebui să fie evidentă și este foarte obișnuită în echipamentele electronice moderne. Discutați cu elevii dvs. cu privire la eficiența energetică a acestei emisii de lumină în comparație cu o lampă cu incandescență.

Întrebarea 4

Atunci când piesele semiconductoare de tip "P" și "N" sunt aduse în contact strâns, electronii liberi din piesa "N" se vor grăbi să umple găurile din piesa "P", creând o zonă pe ambele părți ale regiunii de contact lipsite de încărcătoare de transport. Ce se numește această zonă și care sunt caracteristicile sale electrice?

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Aceasta se numește regiunea epuizării și este, în esență, un izolator la temperaturi în cameră.


Note:

Elevii ar trebui să știe că semiconductorii tip "N" și "P" sunt conductivi electrici. Deci, atunci când o regiune de epuizare se formează în zona de contact între două tipuri de semiconductori diferite, conductivitatea de la capăt la cap trebuie să fie afectată. Întrebați-vă elevilor ce înseamnă acest efect și ce factori îl pot influența.

Întrebarea 5

Ce se întâmplă cu grosimea regiunii de epuizare într-o joncțiune PN când se aplică o tensiune externă?

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Răspunsul la această întrebare depinde în întregime de polaritatea tensiunii aplicate! O polaritate tinde să extinde regiunea de epuizare, în timp ce polaritatea opusă tinde să o comprime. Vă voi lăsa să stabiliți ce polaritate îndeplinește ce acțiune se bazează pe cercetarea voastră.


Note:

Întrebați elevii dvs. ce efect are această modificare a grosimii stratului de epuizare asupra conductivității totale prin joncțiunea PN. În ce condiții va fi cea mai mare conductivitate și în ce condiții conductivitatea va fi cea mai mică?

Întrebarea 6

Se prezintă aici două diagrame energetice: una pentru un material semiconductor de tip "P" și altul pentru un tip "N".


În continuare este o diagramă a energiei care arată starea inițială atunci când aceste două bucăți de material semiconductor sunt aduse în contact unul cu celălalt. Aceasta este cunoscută sub denumirea de diagrama platbandă :


Statul reprezentat de diagrama "platbandă" este, cu siguranță, unul temporar. Cele două niveluri diferite de Fermi sunt incompatibile unul cu altul în absența unui câmp electric extern.

Desenați o nouă diagramă a energiei reprezentând stările energetice finale după ce cele două niveluri Fermi au egalat.

Notă: E f reprezintă nivelul energiei Fermi și nu o tensiune. În fizică, E înseamnă întotdeauna energie și V pentru potențialul electric (tensiune).

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul


Electronii din piesa N s-au grabit sa umple gaurile din piesa P pentru a obtine o stare de energie mai mica si pentru a egaliza cele doua niveluri Fermi. Această deplasare a purtătorilor de sarcină a creat un câmp electric care explică benzile de energie înclinate din regiunea de mijloc.

Urmărește întrebarea: ce este această regiune de mijloc numită "note hidden"> Note:

Acesta este unul din acele concepte pe care tocmai nu le-am putut înțelege atunci când nu am avut nici o înțelegere a naturii cuantice a electronilor. În modelul atomic "planetar", nu există niciun motiv pentru ca electronii să se deplaseze de la piesa N la piesa P dacă nu există un câmp electric care să-i împingă în acea direcție. Și invers, odată ce un câmp electric a fost creat de dezechilibrul de electroni, teoria planetară liberă ar fi prezis că electronii se mișcă exact înapoi de unde provin, pentru a neutraliza câmpul.

Odată ce înțelegeți semnificația stărilor de energie cuantificate și principiul că particulele nu se "mențin" pe energie inutilă și, prin urmare, rămân în stări înalte atunci când se pot deplasa până la un nivel inferior, conceptul devine mult mai clar.

Întrebarea 7

Desenați o diagramă a energiei pentru o joncțiune semiconductoare PN sub influența unei tensiuni externe inverse .

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul


Notă: E f reprezintă nivelul energiei Fermi și nu o tensiune. În fizică, E înseamnă întotdeauna energie și V pentru potențialul electric (tensiune).


Note:

Aici este foarte important ca studenții să înțeleagă efectele pe care le are un câmp electric asupra benzilor de energie.

Întrebarea 8

Desenați o diagramă a energiei pentru o joncțiune semiconductoare PN sub influența unei tensiuni exterioare exterioare.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul


Notă: E f reprezintă nivelul energiei Fermi și nu o tensiune. În fizică, E înseamnă întotdeauna energie și V pentru potențial (tensiune).


Note:

Aici este foarte important ca studenții să înțeleagă efectele pe care le are un câmp electric asupra benzilor de energie.

Întrebarea 9

Desenați o diagramă a energiei pentru o joncțiune semiconductoare PN care indică mișcarea electronilor și a găurilor care conduc un curent electric.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Pentru a vedea în mod clar acțiunile purtătorilor de sarcină (electroni și găuri mobile), electronii care nu se mișcă în benzile de valență nu sunt afișați:


Semnele "+" și "-" indică locațiile atomilor acceptori și donatori ionizați, luând sarcini electrice pentru a crea găuri de bandă de valență și, respectiv, electroni de bandă de conducere.

Notă: E f reprezintă nivelul energiei Fermi și nu o tensiune. În fizică, E înseamnă întotdeauna energie și V pentru potențial (tensiune).


Note:

Elevii vor întreba probabil de ce există câteva găuri arătate în banda de valență de tip N și de ce există câțiva electroni în banda de conducere de tip P. Lăsați-i să știe că doar pentru că materialele de tip N sunt special concepute pentru a avea electroni de bandă de conducere nu înseamnă că sunt complet lipsite de găuri de bandă de valență și de viză-verso! Ceea ce studenții dvs. văd aici sunt transportatorii minoritari .

Întrebarea 10

Este această diodă orientată înainte sau părtinitoare inversă "/www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/02299x01.png">

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Această diodă este inversă.


Note:

Nimic de comentat aici!

Întrebarea 11

Introduceți o diodă în această schemă de circuit în direcția corectă pentru a o face să se prefigureze de tensiunea bateriei:


Revelați răspuns Ascundeți răspunsul



Note:

Nimic de comentat aici!

Întrebarea 12

Cele mai multe manuale introductive vă vor spune că o joncțiune PN de siliciu scade cu 0, 7 volți atunci când unghiul frontal este înclinat, iar o joncțiune PN germaniumium scade cu 0, 3 volți atunci când este înclinat în față. Proiectați un circuit care testează "tensiunea înainte" ( VF ) a unei diode de joncțiune PN, astfel încât să puteți măsura singur tensiunea, fără a utiliza un instrument de testare special pentru diode.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul



Note:

Întrebați-vă elevii cum ar determina mărimea rezistorului de utilizat pentru acest circuit "test de diode". Ar fi permis să utilizați orice valoare arbitrară a rezistorului, sau valoarea nu contează în mod semnificativ "workheetpanel panel panel-default" itemscope>

Întrebarea 13

Dacă o joncțiune PN cu semiconductor este inversată, în mod ideal nu va trece curentul continuu. Cu toate acestea, în viața reală va exista o cantitate mică de curent invers proporțional care trece prin joncțiune. Cum este posibil acest lucru? Ce permite acest curent invers să curgă?

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Transportatorii de transport maritim permit curenții inversi printr-o joncțiune PN.


Note:

Examinați cu elevii dvs. ce înseamnă "transportatorii minoritari" și aplicați acest concept la joncțiunea PN. Urmăriți mișcările acestor transportatori minoritari și comparați-le cu mișcările transportatorilor majoritari într-o joncțiune PN avansată.

Întrebarea 14

Ecuația diodei Shockley în formă standard este destul de lungă, dar poate fi considerabil simplificată pentru condițiile de temperatură a încăperii. Rețineți că dacă se presupune că temperatura (T) este temperatura camerei (25 o C), există trei constante în ecuație care sunt aceleași pentru toate joncțiunile PN: T, k și q.


I D = I S (e ((qV D ) / NkT) - 1)

Cantitatea (kT / q) este cunoscută drept tensiunea termică a joncțiunii. Se calculează valoarea acestei tensiuni termice, dată fiind o temperatură a încăperii de 25 o C. Apoi, înlocuiți această cantitate cu formula "diodă" originală, pentru a simplifica aspectul acesteia.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Dacă ați obținut un răspuns de 2, 16 mV pentru "tensiunea termică", aveți cifra de temperatură în unitățile greșite!


I D = I S (e ((VD) / 0, 0257 N) -1)


Note:

Desigur, studenții vor trebui să studieze diferența dintre gradele Kelvin și gradele Celsius pentru a calcula cu succes tensiunea termică pentru joncțiune. Ei vor trebui, de asemenea, să dau seama cum să înlocuiți această figură în locul lui q, k și T în ecuația inițială. Ultimul pas va fi dificil pentru studenții care nu au abilități de algebră puternică.

Pentru acei studenți, aș sugera să formulez următoarea întrebare pentru a le determina să se gândească corect la substituirea algebrică. Să presupunem că avem formula y = x (ab / cd) și știm că (b / c) poate fi scrisă ca m. Cum am înlocui m în ecuația inițială? Răspuns: y = x (am / d) .

Întrebarea 15

Un student stabilește un circuit care arată astfel, pentru a aduna date pentru caracterizarea unei diode:


Măsurarea tensiunii diodice și a curentului diodic în acest circuit, studentul generează următorul tabel de date:


Dioda V I dioda


0.600 V 1, 68 mA


0, 625 V 2, 88 mA


0, 650 V 5, 00 mA


0, 675 V 8, 68 mA


0, 700 V 14, 75 mA


0, 725 V 27, 25 mA


0, 750 V 48, 2 mA



Acest student știe că comportamentul unei joncțiuni PN urmează ecuația diodei Shockley și că ecuația poate fi simplificată în următoarea formă:


Dioda I = I S (e ( dioda V) / K) - 1)

Unde,

K = o constantă care încorporează atât tensiunea termică, cât și coeficientul de nonidenitate

Scopul acestui experiment este de a calcula K și I S, astfel încât curentul diodei să poată fi prezis pentru orice valoare arbitrară a căderii de tensiune. Cu toate acestea, ecuația trebuie simplificată puțin înainte ca studentul să poată continua.

La niveluri substanțiale de curent, termenul exponențial este mult mai mare decât unitatea (e (( dioda V) / K) >> 1), astfel încât ecuația poate fi simplificată ca atare:


Dioda I ≈ I S (e (( dioda V) / K) )

Din această ecuație, determinați modul în care elevul va calcula K și I S din datele prezentate în tabel. De asemenea, explicați modul în care acest student poate verifica exactitatea acestor valori calculate.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

K ≈ 0, 04516

I S ≈ 2.869 nA

Sugestie: aceasta poate fi o problemă dificilă de rezolvat dacă nu sunteți familiarizați cu tehnica algebrică de a împărți o ecuație cu alta. Iată tehnica prezentată în termeni generali:


Dat fiind: y 1 = ax 1 y 2 = ax 2


y 1


y 2

= ax 1


ax 2

De aici, este posibil să se facă simplificări imposibile înainte. Vă sugerez să utilizați această tehnică pentru a rezolva mai întâi pentru K.

Următoarea întrebare: explicați modul în care acest elev știa că este "sigur" să simplificați ecuația diodei Shockley prin eliminarea termenului "- 1". Este acest tip de eliminare întotdeauna permis "notele ascunse"> Note:

Tehnica algebrică folosită pentru rezolvarea lui K este foarte utilă pentru anumite tipuri de probleme.

Discutați întrebarea de urmărire cu elevii dvs. Este important în domeniul matematicii tehnice să aibă un bun simț al valorilor relative ale termenilor de ecuație, astfel încât să se poată elimina termenii ca o tehnică de simplificare fără să se producă erori semnificative. În ecuația diodei Shockley este ușor să se arate că termenul exponențial este enorm în comparație cu 1 pentru valorile diodei V prezentate în tabel (presupunând o valoare tipică pentru tensiunea termică) și astfel partea "- 1" este foarte sigură a elimina.

Discutați, de asemenea, ideea de a verifica valorile calculate ale lui K și I S împreună cu studenții, pentru a le ajuta să cultive un punct de vedere critic din punct de vedere științific în studiul lor de electronică.

De altfel, datele din acest tabel provin dintr-un experiment real, setat exact așa cum arată schema schematică din întrebare. A fost făcută grijă să se evite încălzirea diodelor prin rotirea potențiometrului la rezistența maximă între citiri.

Întrebarea 16

Pentru a simplifica analiza circuitelor care conțin joncțiuni PN, se presupune o scădere de tensiune "standard" pentru orice joncțiune conductivă, cifra exactă în funcție de tipul de material semiconductor pe care este compus joncțiunea.

Cât de mult se presupune că tensiunea este scăzută pe o joncțiune PN cu siliciu conductiv? Cât de multă tensiune este presupusă pentru o joncțiune PN germaniată? Identificați anumiți factori care determină căderea efectivă înainte de tensiune a unei joncțiuni PN pentru a se abate de la figura "standard".

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Silicon = 0, 7 volți; Germaniu = 0, 3 volți.

Concentrația de temperatură, curent și dopaj afectează scăderea de tensiune înainte a unei joncțiuni PN.


Note:

Am văzut prea mulți studenți câștigând impresia falsă că joncțiunile de siliciu PN scad mereu cu 0, 7 volți, indiferent de condițiile. Acest "fapt" este subliniat atât de puternic în multe manuale pe care studenții de obicei nu cred că le cer atunci când măsoară o scădere de tensiune a diodelor înainte și o consideră considerabilă diferită de 0, 7 volți! Este foarte important ca studenții să înțeleagă că această cifră este doar o aproximare, folosită de dragul (foarte mult) simplificării analizei circuitelor semiconductoare de joncțiune.

Întrebarea 17


∫f (x) dx Alertă de calcul!


O joncțiune semiconductoră PN orientată spre înainte nu posedă o "rezistență" în același mod ca un rezistor sau o lungime de sârmă. Orice încercare de a aplica legea lui Ohm unei diode este, atunci, condamnată de la început.

Acest lucru nu înseamnă că nu putem atribui o valoare dinamică a rezistenței la o joncțiune PN. Definiția fundamentală a rezistenței provine din Legea lui Ohm și se exprimă sub formă derivată ca atare:


R = dV


dI

Ecuația fundamentală referitoare la curent și tensiune împreună pentru o joncțiune PN este ecuația diodei Shockley:


I = I S (e (qV / NkT) - 1)

La temperatura camerei (aproximativ 21 grade C sau 294 K), tensiunea termică a joncțiunii PN este de aproximativ 25 milivolți. Înlocuind 1 pentru coeficientul nonideality, putem pur și simplu ecuația diodei ca atare:


I = I S (e (V / 0, 025) - 1) sau I = I S (e 40 V - 1)

Diferențiează această ecuație în raport cu V, pentru a determina (dI / dV) și apoi pentru a găsi o definiție matematică pentru rezistența dinamică ((dV / dI)) a unei joncțiuni PN. Indicații: Curentul de saturație (I S ) este o constantă foarte mică pentru majoritatea diodelor, iar ecuația finală ar trebui să exprime rezistența dinamică în ceea ce privește tensiunea termică (25 mV) și curentul de diodă (I).

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul


r ≈ 25 mV


eu


Note:

Rezultatul acestei derivări este important în analiza anumitor amplificatoare tranzistorice, unde rezistența dinamică a joncțiunii PN-emițător PN este semnificativă pentru bias și pentru a obține aproximări. Vă arăt pașii de soluție aici pentru că este o aplicație clară a diferențierii (și a substituției) pentru a rezolva o problemă din lumea reală:


I = I S (e 40 V - 1)


dI


dV

= I S (40e 40 V - 0)


dI


dV

= 40 I S e 40 V

Acum, manipulăm ecuația inițială pentru a obține o definiție pentru I S e 40 V în termeni de curent, de dragul substituției:


I = I S (e 40 V - 1)


I = I S e 40 V - I S


I + I S = I S e 40 V

Înlocuind această expresie în derivat:


dI


dV

= 40 (I + I S )

Reciproc pentru a obține tensiune peste curent (forma adecvată pentru rezistență):


dV


dI

= 0, 025


I + I S

Acum putem scăpa de termenul actual de saturație, deoarece este neglijabil mic:


dV


dI

0, 025


eu


r ≈ 25 mV


eu

Constanta de 25 milivolți nu este pusă în piatră, prin nici un mijloc. Valoarea sa variază în funcție de temperatură și uneori este dată de 26 milivolți sau chiar de 30 milivolți.

Întrebarea 18

Măsurați căderea de tensiune înainte a unei diode de rectificare a siliciului, cum ar fi un model 1N4001. Cât de apropiat este scăderea de tensiune înainte măsurată la figura "ideală", de obicei presupusă pentru joncțiunile PN de siliciu? Ce se întâmplă când măriți temperatura diodei ținând-o pe ea cu degetele? Ce se întâmplă când scădeți temperatura diodei prin atingerea unui cub de gheață?

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Chiar credeai că voi da răspunsul de aici și va distruge distracția de a stabili un experiment?


Note:

Diodele sunt destul de sensibile la temperatură, astfel încât acest experiment va fi foarte ușor de efectuat. Este posibil să nu aveți gheață disponibilă în clasă, dar asta e bine. Studenții dvs. ar trebui să înțeleagă că astfel de experimente sunt perfect corecte pentru a efectua acasă, unde probabil au acces la gheață.

Întrebarea 19

Regiunea de epuizare neconductoare a unei joncțiuni PN formează o capacitate parazită între regiunea P și N semiconductor. Capacitatea crește sau se diminuează pe măsură ce se aplică o tensiune mai mare de înclinare inversă la joncțiunea PN? Explică-ți răspunsul.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Capacitatea de joncțiune va scădea pe măsură ce tensiunea de polarizare inversă în joncțiune crește.

Întrebare de provocare: vă puteți gândi la orice aplicații practice pentru acest efect de capacitate variabilă?


Note:

Această întrebare este o revizuire bună a teoriei condensatorului și, de asemenea, o oportunitate de a introduce un tip special de diodă: varactorul .

  • ← Foaia de lucru anterioară

  • Fișa foilor de lucru

  • Foaia de lucru următoare →