Sprawdź się

Pokaż ćwiczenia:

RGNek3X8XfRXJ1

Ćwiczenie 1

Źródło: Politechnika Warszawska Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0.

R1OYuEHgyr7k0

Ćwiczenie 1

Ćwiczenie 2

Na podstawie tabeli, uszereguj półprzewodniki od największego do najmniejszego oporu właściwego w temperaturze 300 K.

Zapoznaj się z informacjami zawartymi w tabeli i uszereguj półprzewodniki od największego do najmniejszego oporu właściwego w temperaturze 300 K. Odpowiedź uzasadnij.

Koncentracja nośników samoistnych w półprzewodnikach w różnych temperaturach
T[K]	$n_{1} [m^{- 3}]$
T[K]	Si	Ge	GaAs
200	$6, 1 \cdot 10^{10}$	$5, 5 \cdot 10^{16}$	$10^{6}$
300	$1, 5 \cdot 10^{16}$	$2, 4 \cdot 10^{19}$	$10^{13}$
500	$9, 2 \cdot 10^{19}$	$7, 7 \cdot 10^{21}$	$6, 1 \cdot 10^{17}$
700	$1, 0 \cdot 10^{22}$	$2, 7 \cdot 10^{23}$	$1, 7 \cdot 10^{20}$

RKBBhEyON0tjC

krzem
german
arsenek galu

Ćwiczenie 3

R19wNjIJk1yoQ1

Wzrost temperatury powoduje jednakowy wzrost koncentracji elektronów i dziur:

tylko w półprzewodnikach samoistnych
tylko w półprzewodnikach domieszkowych
w półprzewodnikach samoistnych i domieszkowych

Ćwiczenie 4

Rx4cLABtaZF8X2

Oceń prawdziwość zdań. Zaznacz P, jeśli zdanie jest prawdziwe, lub F – jeśli jest fałszywe.

Wzrost temperatury powoduje wzrost ruchliwości nośników we wszystkich rodzajach półprzewodników. {P} / {#F}

W półprzewodnika samoistnych wzrost temperatury powoduje spadek ruchliwości nośników {#P} / {F}

W półprzewodnikach domieszkowych wzrost temperatury w zależności od zakresu temperatur może powodować wzrost lub spadek oporu elektrycznego właściwego. {#P} / {F}

Ćwiczenie 5

RKqop68Y0DNO2

Ruchliwość nośników opisuje wpływ zewnętrznego pola elektrycznego na średnią prędkość dryfu nośników. Jednostką ruchliwości wyrażoną w jednostkach podstawowych układu SI jest:

m²/Vs
As²/kg
Cs/kg
Am/N

Ruchliwość nośników:

μ = \frac{u}{E}

gdzie $u$ – średnia prędkość dryfu nośników, $E$ – wartość natężenia zewnętrznego pola elektrycznego. Uważnie przekształcamy jednostki:

[μ] = \frac{\frac{m}{s}}{\frac{V}{m}} = \frac{\frac{m}{s}}{\frac{J}{C m}} = \frac{m^{2} \cdot A \cdot s}{\frac{s \cdot k g \cdot m^{2}}{s^{2}}} = \frac{A \cdot s^{2}}{k g}

Ćwiczenie 6

W półprzewodnikach zazwyczaj opór elektryczny właściwy maleje ze wzrostem temperatury. Jednak w półprzewodnikach domieszkowych w typowym zakresie pracy materiałów: -10°C- 60°C opór elektryczny może rosnąć. Dlaczego?

Ćwiczenie 7

W półprzewodnikach samoistnych wzrost temperatury powoduje silny spadek oporu elektrycznego. Ta właściwość jest wykorzystywana w elementach nazywanych termistorami do precyzyjnego pomiaru temperatury. Rysunek przedstawia wykres zależności oporu od temperatury dla typowego termistora.

R1HeEALzSbNb6

Wykres przedstawia zależność rezystancji ( oporu) półprzewodnika wyrażonego w omach od temperatury wyrażonej w skali Celsjusza. Wykres zaczyna się w punkcie oznaczającym temperaturę minus 20 stopni Celsjusza i opór 1580 omów, w temperaturze minus 10 stopni Celsjusza jest 10 000 omów, w temperaturze 10 stopni Celsjusza jest 4000 omów. — Źródło: Politechnika Warszawska Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0. https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.pl.

R1Nlc34cSmWkN

Na podstawie wykresu oblicz, ile razy zmniejszy się opór termistora, jeżeli temperatura wzrośnie o dwadzieścia stopni: od -10°C do 10°C.

Odp.: Opór zmniejszy się około ............ krotnie.

Z wykresu odczytujemy opór elektryczny dla -10°C: $R_{1}$ ≈ 10000 $Ω$ i dla 10°C: $R_{2}$ ≈ 4000 $Ω$ . Obliczamy iloraz $R_{1} / R_{2} = 2, 5$ .

Ćwiczenie 8

R1NaHlm72NcpF

Jeżeli termistor opisany w ćwiczeniu 7 będzie podłączony do stałego napięcia $U$ = 5 V, to w temperaturze 0°C popłynie przez niego prąd o natężeniu około:

0,83 A
0,083 mA
8,3 mA
830 μA

Odczytujemy z wykresu opór elektryczny dla temperatury 0°C, $R$ = 6000 $Ω$ . Obliczamy natężenie prądu korzystając ze wzoru $I$ = $U$ / $R$ = 5 V/6000 A ≈ 0,00083 A = 0,83 mA = 830 $μ$ A.

Film samouczek

Dla nauczyciela