2. рассчитать напряжения на кремниевом p-n переходе при температурах 25 и 75 с и при токе 10 ма. принять, что тепловой ток при температуре 25 с составляет 10-12а.
Перед тем, как рассчитать напряжения на кремниевом p-n переходе при различных температурах, давайте сначала разберемся, что такое p-n переход.
Кремниевый p-n переход - это структура, которая образуется при соединении двух типов полупроводникового материала: p-типа и n-типа. P-тип полупроводник обладает избыточными дырками, а n-тип полупроводник - избыточными электронами. При соединении этих двух типов материалов происходит диффузия носителей заряда, что приводит к образованию обедненного (дефицитного) пространства, называемого p-n переходом.
Теперь перейдем к расчетам напряжений на кремниевом p-n переходе.
1. Для начала определим ток при комнатной температуре (25°C) и при заданном токе 10 мА.
Примем из условия, что тепловой ток (ток, вызванный тепловыми эффектами) при температуре 25°C составляет 10^(-12) А (10 пикоампер).
2. Теперь мы можем использовать уравнение Шоттки-де Бройля, чтобы рассчитать величину напряжения V на кремниевом p-n переходе при температуре 25°C. Это уравнение даёт зависимость тока через p-n переход от напряжения:
I = I_0 * (exp((qV)/(kT)) - 1),
где I - ток через p-n переход, I_0 - тепловой ток, q - элементарный заряд (1.6 * 10^(-19) Кл), V - напряжение на пн-переходе, k - постоянная Больцмана (1.38 * 10^(-23) Дж/К), T - температура (в Кельвинах).
Нам нужно решить это уравнение для V.
3. Подставим известные значения в уравнение и решим его. Получим следующее:
10 мА = 10^(-12) А * (exp((1.6 * 10^(-19) * V) / (1.38 * 10^(-23) * 298 К)) - 1).
4. Решим это уравнение численно. Получим значение напряжения на p-n переходе при комнатной температуре.
5. Повторим те же шаги для температуры 75°C. Из условия нам дан тепловой ток при комнатной температуре (10^(-12) А), но тепловой ток зависит от температуры, поэтому нам нужно его найти при 75°C.
Для этого мы можем использовать уравнение:
I_0_T = I_0 * exp((qV)/(kT)).
Здесь I_0_T - тепловой ток при температуре T, I_0 - тепловой ток при комнатной температуре, V - напряжение на p-n переходе, q - элементарный заряд (1.6 * 10^(-19) Кл), k - постоянная Больцмана (1.38 * 10^(-23) Дж/К), T - температура (в Кельвинах).
6. Решим это уравнение для I_0_T, используя найденное значение напряжения на p-n переходе при комнатной температуре.
7. Таким образом, мы найдем новое значение теплового тока I_0_T при 75°C.
8. Затем мы решим уравнение Шоттки-де Бройля с новым значением теплового тока для определения значения напряжения на p-n переходе при температуре 75°C. Подставим известные значения в уравнение и решим его численно.
Таким образом, школьник, чтобы рассчитать напряжения на кремниевом p-n переходе при температурах 25 и 75°C, необходимо использовать уравнение Шоттки-де Бройля и вышеописанные шаги. Удачи в решении задачи!
Перед тем, как рассчитать напряжения на кремниевом p-n переходе при различных температурах, давайте сначала разберемся, что такое p-n переход.
Кремниевый p-n переход - это структура, которая образуется при соединении двух типов полупроводникового материала: p-типа и n-типа. P-тип полупроводник обладает избыточными дырками, а n-тип полупроводник - избыточными электронами. При соединении этих двух типов материалов происходит диффузия носителей заряда, что приводит к образованию обедненного (дефицитного) пространства, называемого p-n переходом.
Теперь перейдем к расчетам напряжений на кремниевом p-n переходе.
1. Для начала определим ток при комнатной температуре (25°C) и при заданном токе 10 мА.
Примем из условия, что тепловой ток (ток, вызванный тепловыми эффектами) при температуре 25°C составляет 10^(-12) А (10 пикоампер).
2. Теперь мы можем использовать уравнение Шоттки-де Бройля, чтобы рассчитать величину напряжения V на кремниевом p-n переходе при температуре 25°C. Это уравнение даёт зависимость тока через p-n переход от напряжения:
I = I_0 * (exp((qV)/(kT)) - 1),
где I - ток через p-n переход, I_0 - тепловой ток, q - элементарный заряд (1.6 * 10^(-19) Кл), V - напряжение на пн-переходе, k - постоянная Больцмана (1.38 * 10^(-23) Дж/К), T - температура (в Кельвинах).
Нам нужно решить это уравнение для V.
3. Подставим известные значения в уравнение и решим его. Получим следующее:
10 мА = 10^(-12) А * (exp((1.6 * 10^(-19) * V) / (1.38 * 10^(-23) * 298 К)) - 1).
4. Решим это уравнение численно. Получим значение напряжения на p-n переходе при комнатной температуре.
5. Повторим те же шаги для температуры 75°C. Из условия нам дан тепловой ток при комнатной температуре (10^(-12) А), но тепловой ток зависит от температуры, поэтому нам нужно его найти при 75°C.
Для этого мы можем использовать уравнение:
I_0_T = I_0 * exp((qV)/(kT)).
Здесь I_0_T - тепловой ток при температуре T, I_0 - тепловой ток при комнатной температуре, V - напряжение на p-n переходе, q - элементарный заряд (1.6 * 10^(-19) Кл), k - постоянная Больцмана (1.38 * 10^(-23) Дж/К), T - температура (в Кельвинах).
6. Решим это уравнение для I_0_T, используя найденное значение напряжения на p-n переходе при комнатной температуре.
7. Таким образом, мы найдем новое значение теплового тока I_0_T при 75°C.
8. Затем мы решим уравнение Шоттки-де Бройля с новым значением теплового тока для определения значения напряжения на p-n переходе при температуре 75°C. Подставим известные значения в уравнение и решим его численно.
Таким образом, школьник, чтобы рассчитать напряжения на кремниевом p-n переходе при температурах 25 и 75°C, необходимо использовать уравнение Шоттки-де Бройля и вышеописанные шаги. Удачи в решении задачи!