НПСФ 2009, 11–12 клас — Задача 2. Модел на фотодиод

Национално пролетно състезание по физика 2009, Велинград — Тема 11.-12. клас · 28 февруари 2009 г. · 10 т.

Условие

Като модел за идеален полупроводников диод може да се използва волт-амперна характеристика, която е показано на фигурата (т.е. $I=0$ при $U < U_0$ и $I$ може да приеме произволна стойност при $U > U_0$), където $U_0$ е „отпушващото“ напрежение. Този модел може да бъде усложнен, като се отчете електрическото съпротивление на материала, от който е направен диода – чрез последователно свързване на съпротивление със същата стойност $r$.

Когато осветим фотодиод, в него се генерират токови носители, които се разделят от p-n прехода. Този процес може да моделираме чрез включване на източник на ток в електричната верига, като стрелката указва посоката на тока. През източник на ток тече винаги един и същ ток $I_0$, независимо от знака и големината на приложеното върху него напрежение. Токът $I_0$ зависи от интензитета на светлината, спектралния и състав и площта на фотодиода. Така че за осветен фотодиод може да използваме еквивалентна схема по-горе.

а) Нека при напрежение $U_1 = 0{,}8$ V е измерен ток $I_1 = 0{,}06$ A, а при напрежение $U_2 = 1{,}2$ V - ток $I_2 = 0{,}14$ A. Определете $r$ и $U_0$ . [2 т.]

б) Нека между точките A и B е включено съпротивление с големина $R$. Как зависи големината на тока през съпротивлението $R$ от неговата стойност? Изобразете тази зависимост и графично. [4 т.]

в) Как зависи отделената от съпротивлението мощност от стойността на товарното съпротивление $R$? Изобразете зависимостта и графично. [4 т.]

Отговори

Решение

---

Оригинал в Архива: proletni_2009_11-12problems.pdf · официални решения: proletni_2009_11-12solutions.pdf