WorksheetsDioda
Total questions: 8
Worksheet time: 6mins
Które stwierdzenia poprawnie opisują diodę półprzewodnikową jako podstawowy element obwodu?
Blokuje przepływ prądu w obu kierunkach, działając jako izolator.
Jest to połączenie półprzewodnika typu p (anoda) z metalem (katoda).
W kierunku przewodzenia działa jak przełącznik, który otwiera się po przekroczeniu napięcia progowego.
Przewodzi prąd elektryczny w jednym kierunku, od anody do katody.
Jakie elementy fizycznie tworzą złącze p-n diody półprzewodnikowej?
Półprzewodnik z nadmiarem elektronów (typ n) i półprzewodnik z nadmiarem dziur (typ p).
Obszar n zdomieszkowany pierwiastkami trójwartościowymi oraz obszar p z pięciowartościowymi.
Dwa kawałki metalu połączone dielektrykiem (izolatorem).
Anoda zbudowana z germanu i katoda zbudowana z krzemu.
W kierunku przewodzenia, elektrony i dziury rekombinują w złączu p-n. Wyjaśnij ten proces, odwołując się do poziomów energetycznych atomów półprzewodnika, wybierając dwie poprawne opcje.
Proces ten następuje w kierunku zaporowym i wymaga dostarczenia energii świetlnej z zewnątrz.
Rekombinacja polega na przejściu elektronu z pasma przewodnictwa do pasma walencyjnego.
W diodzie LED, energia uwolniona podczas tego przejścia jest emitowana jako foton (światło).
Kolor emitowanego światła jest wprost proporcjonalny do potencjału elektrycznego atomów.
Jaka jest rola diody w prostowniku dwupołówkowym (np. w mostku Graetza)?
Blokuje przepływ prądu w trakcie połówki ujemnej i przepuszcza połówkę dodatnią, realizując prostownik jednopołówkowy.
Zamienia prąd stały (DC) na prąd przemienny (AC).
Działa jako element filtrujący, wygładzający tętnienia napięcia stałego.
Umożliwia przepływ prądu podczas obu połówek sinusoidy napięcia przemiennego, ale zawsze w tym samym kierunku do obciążenia.
Wyjaśnij mechanizm powstawania napięcia progowego w złączu p-n.
Napięcie progowe dla diody krzemowej wynosi zazwyczaj około 0.2V
Jego wartość jest stała i niezależna od materiału półprzewodnika i temperatury.
Powstaje na skutek dyfuzji nośników i utworzenia wewnętrznego pola elektrycznego w warstwie zubożonej.
Jest to zewnętrzne napięcie, które należy przyłożyć w kierunku przewodzenia, aby pokonać barierę potencjału złącza.
W jaki sposób zjawiska na poziomach energetycznych tłumaczą blokowanie prądu przez diodę w kierunku zaporowym?
Różnica potencjałów przesuwa poziom Fermiego w obszarze n w dół, a w obszarze p w górę, co utrudnia rekombinację.
Przyłożone napięcie zaporowe sprawia, że elektrony z pasma przewodnictwa z łatwością przeskakują do pasma walencyjnego.
Zewnętrzne pole elektryczne zaporowe wzmacnia wewnętrzne pole złącza, poszerzając warstwę zubożoną.
Bariera energetyczna staje się zbyt wysoka, aby nośniki mogły ją pokonać, co uniemożliwia swobodny przepływ prądu.
Która z sytuacji jest nietypowym zastosowaniem wiedzy o diodzie, odwołującym się do jej właściwości fizycznych?
Wykorzystanie diody LED do konwersji prądu stałego na prąd przemienny.
Użycie diody Zenera do stabilizacji napięcia, wykorzystując jej celowe przebicie w kierunku zaporowym.
Wymiana diody krzemowej na rezystor w celu zmniejszenia prądu w obwodzie.
Stosowanie fotodiody do pomiaru natężenia światła poprzez monitorowanie zwiększonego prądu wstecznego pod wpływem fotonów.
Napięcie progowe diody krzemowej jest wartością, która:
Jest równe szerokości przerwy energetycznej ($E_g$) pomnożonej przez ładunek elementarny elektronu.
Zmienia się wraz z temperaturą, co jest wykorzystywane w konstrukcji termometrów diodowych.
Dla diody krzemowej mieści się w przedziale od 0.6V do 0.7V.
est napięciem minimalnym, które musi być przyłożone do diody w kierunku zaporowym, aby doszło do przebicia.
