Номер 8, страница 190, часть 2 - гдз по физике 10 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Электростатика и постоянный электрический ток. Глава VIII. Постоянный электрический ток. Параграф 45. Электрический ток в полупроводниках - номер 8, страница 190.

Условие.

8. Используя вольтамперную характеристику полупроводникового диода (рис. 45.14), определите, во сколько раз его сопротивление при обратном подключении больше, чем при прямом, если модуль напряжения при прямом подключении равен 0,2 В, а при обратном — 400 В (сила тока при этом равна по модулю 2 мА). Обратите внимание на различные масштабы на оси напряжения для прямого и обратного подключения.

Рис. 45.14

Решение 2.

Дано

$U_{пр} = 0,2$ В
$U_{обр} = -400$ В
$I_{обр} = -2$ мА = $-2 \cdot 10^{-3}$ А
Из графика: при $U_{пр} = 0,2$ В, сила тока $I_{пр} = 90$ мА = $90 \cdot 10^{-3}$ А

Найти:

$\frac{R_{обр}}{R_{пр}}$ - ?

Решение

Сопротивление проводника можно найти, используя закон Ома для участка цепи. Для нелинейных элементов, каким является диод, мы находим статическое сопротивление в конкретной рабочей точке как отношение напряжения к силе тока в этой точке:

$R = \frac{|U|}{|I|}$

1. Определим сопротивление диода при прямом подключении ($R_{пр}$).

Из условия задачи, напряжение при прямом подключении $U_{пр} = 0,2$ В. По вольтамперной характеристике (графику) находим соответствующее значение силы тока: $I_{пр} = 90$ мА.

Переведем силу тока в систему СИ: $I_{пр} = 90 \text{ мА} = 90 \cdot 10^{-3} \text{ А} = 0,09$ А.

Теперь рассчитаем сопротивление при прямом подключении:

$R_{пр} = \frac{U_{пр}}{I_{пр}} = \frac{0,2 \text{ В}}{0,09 \text{ А}} = \frac{20}{9}$ Ом $\approx 2,22$ Ом.

2. Определим сопротивление диода при обратном подключении ($R_{обр}$).

Из условия, модуль напряжения при обратном подключении $|U_{обр}| = 400$ В, а модуль силы тока $|I_{обр}| = 2$ мА.

Переведем силу тока в систему СИ: $|I_{обр}| = 2 \text{ мА} = 2 \cdot 10^{-3} \text{ А} = 0,002$ А.

Рассчитаем сопротивление при обратном подключении:

$R_{обр} = \frac{|U_{обр}|}{|I_{обр}|} = \frac{400 \text{ В}}{0,002 \text{ А}} = 200000$ Ом, или 200 кОм.

3. Найдем, во сколько раз сопротивление при обратном подключении больше, чем при прямом.

Для этого вычислим отношение $\frac{R_{обр}}{R_{пр}}$:

$\frac{R_{обр}}{R_{пр}} = \frac{200000 \text{ Ом}}{20/9 \text{ Ом}} = 200000 \cdot \frac{9}{20} = 10000 \cdot 9 = 90000$.

Таким образом, сопротивление диода при обратном подключении в 90000 раз больше, чем при прямом.

Ответ: Сопротивление при обратном подключении больше, чем при прямом, в 90000 раз.