Специфические особенности полупроводников

Дисциплина «Промышленная электроника»

Перечень вопросов к экзаменационным билетам

1.  Назовите основные специфические особенности полупроводников. В чем заключается различие между электронным и дырочным током в полупроводнике? В чем заключается различие между диффузионным и дрейфовым током в полупроводнике? При каких условиях возникает диффузия носителей заряда в полупроводнике? При каких условиях возникает дрейф носителей заряда в полупроводнике?

2.  От чего зависит электропроводность примесного полупроводника? Почему примесная электропроводность полупроводника намного больше, чем собственная? В чем заключается различие между основными и неосновными носителями заряда?

3.  Назовите основные свойства электронно-дырочного перехода. Как зависит ток от напряжения (прямого, обратного) на p—n—переходе? В чем заключается различие между инжекцией и экстракцией носителей заряда?

4.  Чем обусловлена барьерная емкость электронно-дырочного перехода? Чем обусловлена диффузионная емкость электронно-дырочного перехода? Как зависит емкость (барьерная, диффузионная) p—n—перехода от напряжения (прямого, обратного) на нем?

5.  К несимметричному p—n—переходу с концентрацией Nд>>Nа (или Nд<<Nа) приложено прямое (или обратное) напряжение. Какая составляющая (электронная, дырочная) тока в переходе (диффузионного, дрейфового) будет наибольшей в этих условиях?

6.  Какая область p-n-перехода обладает более высоким удельным сопротивлением, если число дырок, инжектируемых (или экстрактируемых) через переход, на несколько порядков больше (или меньше) числа инжектируемых (экстрактируемых) электронов?

7.  Какая область p-n-перехода обладает более высокой удельной электропроводностью, если ширина перехода в p-области в несколько раз больше (или меньше), чем в n-области?

8.  Какая составляющая тока (диффузионная, дрейфовая) в p—n—переходе изменится в большей степени при увеличении температуры?

9.  Какой вид имеет потенциальная диаграмма несимметричного p—n—перехода при Nд>>Nа (или Nд<<Nа)? В какой области ширина p—n—перехода больше, если число электронов, инжектируемых (или экстрактируемых) через переход, на несколько порядков превышает число инжектируемых (экстрактируемых) дырок.

10.  Задана потенциальная диаграмма несимметричного p-n-перехода. Определите, концентрация каких примесей (донорных, акцепторных) больше?

11.  Пользуясь ВАХ диода из справочника, определите статическое Rс (или динамическое Rд) сопротивление диода при заданном значении прямого Uпр (обратного Uобр) напряжения.

12.  Диод включен последовательно с резистором нагрузки. Заданы тип диода, напряжение питания схемы Е и значение сопротивления нагрузки Rн. Пользуясь ВАХ диода (из справочника) определите ток и напряжение в нагрузке (или рабочий режим диода Uд, Iд).

13.  Диод включен последовательно с резистором нагрузки Rн. Заданы обратный ток насыщения диода I0, температура Т, входное напряжение Е и значение сопротивления нагрузки Rн. Определите напряжение на диоде.

14.  Диод включен последовательно с конденсатором С и сопротивлением нагрузки Rн. Определите напряжение на нагрузке (или на диоде) в установившемся режиме при действии на входе схемы синусоидального напряжения с заданной амплитудой Uм.

15.  Диод работает при заданных значениях прямого напряжения Uпр и температуры Т. Определите прямое статическое сопротивление диода Rс, если известен его обратный ток насыщения I0.

16.  Диод включен последовательно с резистором нагрузки Rн. Нарисуйте график выходного напряжения схемы при поступлении на ее вход прямоугольных импульсов с заданными максимальным Uмакс и минимальным Uмин уровнями напряжения, если в схеме установлен: а) кремниевый диод; б) германиевый диод.

17.  Известны прямое Rпр и обратное Rобр сопротивления диода, а также величина барьерной емкости перехода Сб. Определите, на какой частоте емкостное сопротивление диода станет равным Rобр. Как это отразится на величине прямого и обратного тока диода?

18.  Задана схема с выпрямительными диодами (см. задачу 2.2). Нарисуйте график выходного напряжения и определите его наибольшее и наименьшее значения при действии на входе схемы синусоидального напряжения с известной амплитудой.

19.  Стабилитрон включен последовательно с резистором нагрузки Rн. На вход схемы подается синусоидальное напряжение с известной амплитудой Uм. Нарисуйте график напряжения на нагрузке при заданном значении напряжения стабилизации Uст.

20.  Известны параметры стабилитрона (Uст, Iст макс, Iст мин) и схемы параметрического стабилизатора напряжения R0, Rн. Приведите схему стабилизации и определите допустимые пределы изменения сопротивления нагрузки (или входного напряжения).

21.  Стабилизация напряжения на нагрузке, сопротивление Rн которой известно, осуществляется стабилитроном с заданными параметрами (Uст, Iст макс, Iст мин). Приведите схему стабилизации и определите сопротивление ограничительного резистора R0 для обеспечения стабилизации при изменении входного напряжения (или сопротивления нагрузки) в заданных пределах.

22.  На вход диодного ключа (см. задачу 2.3) поступает последовательность импульсов заданной формы. Нарисуйте временную диаграмму выходного напряжения и определите его наибольшее (или наименьшее) значение при заданных параметрах схемы Е, Rн, R, Uм вх.

23.  Задана схема диодного ограничителя и известны ее параметры (см. задачу 2.4). Нарисуйте временную диаграмму выходного напряжения и определите его наибольшее значение при действии на входе синусоидального напряжения с заданной амплитудой Uм.

24.  Составьте схему включения светодиода (или фотодиода), тип (или параметры Uн, Iн) которого известны, на заданное напряжение Е и определите сопротивление ограничительного резистора R0.

25.  Составьте схему включения варикапа, тип (или вольт-фарадная характеристика) которого известны, на напряжение Е для получения необходимого значения емкости Св.

26.  Задана одна из схем диодного включения транзистора. На вход схемы подается синусоидальное напряжение. Нарисуйте график напряжения на нагрузке.

27.  Объясните, чем отличаются транзисторы p—n—p— и n—p—n—типа. Какой из переходов транзистора обычно имеет большую площадь и почему? Как отразится на работе транзистора неправильное подключение полярности источника питания?

28.  Чем обусловлен обратный ток коллекторного перехода? Как зависит ток транзистора от напряжения на эмиттерном (или коллекторном) переходе? Как изменится эмиттерный ток транзистора при увеличении Uкэ, если ток базы поддерживается постоянным?

29.  Как изменяются входное и выходное сопротивления транзистора при увеличении температуры? Как изменяется сопротивление транзистора при увеличении частоты?

30.  У двух однотипных транзисторов при одинаковых внешних условиях базовые токи различны: Iб1>Iб2. Какими причинами это может быть вызвано? У какого транзистора толщина базы меньше?

31.  На ВАХ транзистора укажите области активного режима, отсечки и насыщения. Могут ли токи транзистора Iк, Iэ, Iб иметь значения больше, чем в режиме насыщения? Покажите, как с помощью ВАХ определить h—параметры транзистора (см. л. р. №3).

32.  Транзистор типа p—n—p (или n—p—n) включен по схеме с ОЭ (ОК или ОБ). Определите режим работы транзистор, если известны напряжения между эмиттером, коллектором и базой (или их потенциалы Uэ, Uк, Uб).

33.  В схеме включения транзистора с ОБ имеются источники напряжения Еэ и Ек (или Еб и Ек в схеме ОЭ), а также резисторы Rэ и Rк (или соответственно Rб и Rк). Определите напряжение Uкб (или Uкэ), если параметры схемы и коэффициент передачи тока b известны.

34.  У германиевого транзистора известны ток базы Iб и тепловой ток коллектора Iк0 при некоторой температуре Т. Предполагая, что Iк0 удваивается при увеличении температуры на каждые 10°С, определить ток коллектора при другой температуре.

35.  Определите коэффициент передачи тока в схемах с ОЭ, ОБ, ОК, если при увеличении эмиттерного тока на ΔIэ ток коллектора увеличивается на ΔIк.

36.  Определите коэффициент передачи тока b, если известно значение h21б.

37.  В каких случаях применяют составные транзисторы? Определите b составного транзистора при известных коэффициентах передачи тока составляющих транзисторов.

38.  Какие из транзисторов относятся к нормально открытым (открыты при отсутствии входного сигнала) и какие – к нормально закрытым? Укажите, в каких случаях применяют биполярные транзисторы, а в каких полевые. У каких транзисторов, и в каком случае ток транзистора изменяется из-за расширения p—n—перехода?

39.  Используя ВАХ транзистора, определите его статическое и динамическое сопротивления при заданных Eк, Rк, Iб (или Ес, Rс, Uзи).

40.  У полевого транзистора с управляющим переходом известны напряжение отсечки U0 и ток насыщения стока Iс0. Определите, какой ток IС будет протекать при заданном управляющем напряжении Uзи (или напряжение на затворе Uзи, при котором ток стока имеет заданное значение Iс).

41.  У полевого транзистора с управляющим переходом известны напряжение отсечки U0 и ток насыщения стока Iс0. Определите максимальную крутизну характеристики транзистора Sм (или крутизну характеристики транзистора S при заданном управляющем напряжении Uзи).