Номер 2.71, страница 47 - гдз по физике 11 класс сборник задач Заболотский, Комиссаров

Основы электродинамики. Глава 2. Электрический ток в различных средах. Электрический ток в полупроводниках - номер 2.71, страница 47.

Условие.

2.71. Найдите сопротивление полупроводникового диода в прямом и обратном направлениях, если при напряжении на диоде 0,5 В сила тока 5 мА, а при напряжении 10 В сила тока 0,1 мА.

Решение.

Дано:

$U_{пр} = 0,5$ В

$I_{пр} = 5$ мА $= 5 \cdot 10^{-3}$ А

$U_{обр} = 10$ В

$I_{обр} = 0,1$ мА $= 0,1 \cdot 10^{-3}$ А $= 10^{-4}$ А

Найти:

$R_{пр}$ - ?

$R_{обр}$ - ?

Решение:

Сопротивление полупроводникового диода, как и любого другого элемента цепи, можно найти по закону Ома для участка цепи:

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

Ключевая особенность полупроводникового диода — его односторонняя проводимость. В прямом направлении (при прямом смещении) его сопротивление очень мало, и через него течет значительный ток даже при небольшом напряжении. В обратном направлении (при обратном смещении) его сопротивление очень велико, и даже при большом напряжении ток через него очень мал.

Исходя из этого, сопоставим данные из условия:

1. Режим с напряжением $U_1 = 0,5$ В и силой тока $I_1 = 5$ мА соответствует прямому включению, так как при малом напряжении протекает относительно большой ток.

2. Режим с напряжением $U_2 = 10$ В и силой тока $I_2 = 0,1$ мА соответствует обратному включению, так как даже при большом напряжении ток очень мал.

Теперь рассчитаем сопротивление для каждого случая.

Сопротивление в прямом направлении ($R_{пр}$):

$R_{пр} = \frac{U_{пр}}{I_{пр}} = \frac{0,5 \text{ В}}{5 \cdot 10^{-3} \text{ А}} = 100$ Ом

Сопротивление в обратном направлении ($R_{обр}$):

$R_{обр} = \frac{U_{обр}}{I_{обр}} = \frac{10 \text{ В}}{0,1 \cdot 10^{-3} \text{ А}} = \frac{10 \text{ В}}{10^{-4} \text{ А}} = 100000$ Ом $= 100$ кОм

Ответ: сопротивление полупроводникового диода в прямом направлении составляет 100 Ом, а в обратном направлении — 100 кОм.