1. Odp. Oblicz wartości chwilowe: minimalną imin i maksymalną

MODELE ELEMENTÓW PÓŁPRZEWODNIKOWYCH
PARAMETRYCZNE STABILIZATORY NAPIĘCIA I PRĄDU/ŹRÓDŁA PRĄDOWE
UKŁADY DIODOWE
1. Odp.
uD
i
R2=600Ω
u
Oblicz wartości chwilowe: minimalną imin i maksymalną imax oraz wartości skuteczną Isk i średnią Iav prądu i. W obliczeniach jako model
diody przyjmij model idealnego zaworu.
u
+300V
t
−300V
2. Odp.
W układzie jak na rys. oblicz prąd I płynący przez diodę, dla dwóch
wartości napięcia wejściowego: UWE1 = 1,7V, UWE2 = −15V. W obliczeniach przyjmij następujące parametry diody Zenera:
a) polaryzacja zaporowa: UZ = 10V, rZ = 0,
b) polaryzacja w kierunku przewodzenia: U0= 0,7V, rd = 0.
R=1kΩ
UWE
I
3. Odp.
I [mA] 10 1
U [V] 0,7 0,6
Zmierzono trzy punkty charakterystyki prądowo napięciowej diody
półprzewodnikowej w temperaturze pokojowej. Zakładając, że charakterystyka ta jest opisana równaniem Schockleya wyznacz parametry I0, η
(przyjmij UT = kT/q = 26 mV, oraz lg10e = 0,43).
0,1
0,5
4. Odp.
L=
0,5
μH
Zmierzono częstotliwość rezonansową obwodu dla różnych napięć polaryzujących diody pojemnościowe:
f [MHz]
U [V]
U
71,21
19,2
58,19 45,03
6,4
2,4
Wyznacz pojemność początkową Cj0 złącza i jego współczynnik kształtu n jeśli wiadomo, że napięcie dyfuzyjne wynosi UD= 0,8V.
5. Odp.
R1=100Ω
U1=1V
R2= 200Ω
UD
U2=3V
Oblicz napięcie UD. Przyjmij dwuodcinkową aproksymację charakterystyki diody z parametrami U0 = 0,5V i rd = 50Ω.
6. Odp.
R =100 Ω
UWE
UWY
R1 =100 Ω
Narysuj charakterystykę przejściową UWY(UWE) stabilizatora napięcia w zakresie 0 < UWE < 30 V. Podaj nachylenia linii w różnych obszarach charakterystyki. Do obliczeń przyjmij model odcinkowo-liniowy diody Zenera z parametrami: UZ = 10 V, rZ = 0.
7. Odp.
IWY
R =100 Ω
UWE
UWY
Narysuj charakterystykę wyjściową UWY(IWY) stabilizatora napięcia. Przyjmij UWE= 30 V. Podaj nachylenia linii w różnych obszarach charakterystyki. Oblicz maksymalny prąd wyjściowy dla
zakresu stabilizacji IWYmax oraz prąd zwarcia IZW. Do obliczeń
przyjmij model odcinkowo-liniowy diody Zenera z parametrami:
UZ = 10 V, rZ = 0.
8. Odp.
(a) Wyznacz moc admisyjną (maksymalną) PRmax rezystora R jeśli dopuszczalne napięcie na wejściu stabilizatora wynosi UWEmax = 40V a rezystancja obciążająca może zmieniać się w granicach 100 Ω < RO < ∞. (b) Wyznacz maksymalne dopuszczalne napięcie na wejściu stabilizatora UWEmax
jeśli rezystancja obciążająca może zmieniać się od 0 do ∞ .
W obliczeniach przyjmij następujące parametry diody Zenera: UZ = 10 V,
rZ = 0 Ω, PZmax = 0,5W.
R=0,3kΩ
UWE
RO
9. Odp.
R1=20Ω
UWE
R2=100Ω
UWY
W układzie stabilizatora napięcia przyjmij następujące parametry
modelu diody Zenera: UZ = 10V, rZ = 20Ω. Oblicz (a) napięcie
wyjściowe UWY jeśli UWE = 20,8V, (b) maksymalną wartość napięcia wejściowego UWEmax jeśli moc admisyjna diody Zenera
wynosi PAD= 15/4 W.
10. Odp.
EC
R1=2 kΩ
β = 100
RB=100 kΩ
EB
Wyznacz prąd kolektora IC oraz napięcie kolektor emiter UCE
tranzystora w układzie na rysunku dla różnych wartości napięć
EB, EC: a) EB = 10V, EC = 0V, b) EB = -3V, EC = 13V c) EB = 3V,
EC = 7V.
11. Odp.
RC=1 kΩ
RB=10 kΩ
uWE
UCC =
10,2V
iC
β=
100
Narysuj charakterystykę transkonduktancyjną tzn. zależność iC(uWE) w
zakresie 0 < uWE < UCC. Zaznacz i oblicz (!) punkty załamania charakterystyki.
12. Odp.
UCC =8V
RB=100 kΩ
EB
RC=2 kΩ
β = 99
Wyznacz w przybliżeniu prąd emitera IE i napięcie kolektor-emiter UCE
tranzystora krzemowego (UBE = 0,7 V) dla różnych wartości napięcia EB:
a) EB = 10V b) EB = 2V c) EB = −6V.
13. Odp.
14. Odp.
E =10V
IBB =1mA
R B=10 kΩ
R=2 kΩ
E = 10V
RC=2 kΩ
R
R
β = 100
U
R=
10k
Wyznacz napięcie kolektor-emiter UCE.
2R
R
Oblicz napięcie U na kondensatorze. W jakim stanie
znajduje się tranzystor.
15. Odp.
EDD =-10V
RD=0,4kΩ
B
C
A
UP= -3V
RG=10M
W pozycji B przełącznika prąd drenu wynosi |ID| = 9,8 mA. Oblicz ID i UDS w pozycjach A i C jeśli
widomo, że UP = −3V
16. Odp.
E =10V
IBB =
0.95mA
R B=10 kΩ
R=2 kΩ
RC=2 kΩ
Oblicz napięcie UCE
β = 100
Odpowiedzi
1. imax= 0,5 A, imin= 0, Iav= 0,125A, Isk= 1/√24 = 0,204A.
2. a) I =
UWE1 − U 0
= 1mA
R + rd
b) I =
UWE 2 + U Z
= −5mA .
R + rZ
wróć (back)
wróć (back)
lg10 e
lg10 I −
U
lg10 e
ηU T
= 1.65 , I 0 = 10
= 10nA.
3. η =
U T Δ lg10 I / ΔU
4. n =
wróć (back)
Δ lg10 (1 + U / U D ) Δ lg10 (1 + U / U D )
2
=
= 2 , C j 0 = 2C 1 + U / U D =
1 + U / U D . wróć
2 2
2 2
2Δ lg10 f
Δ lg10 (4π f L)
4π f L
(back)
5. U D = U 0 +
(back)
U Th − U 0
R2
R1
rd = 1V , U Th = U 1
+U2
≅ 1,67V ; RTh = R1 || R2 ≅ 67Ω . wróć
RTh + rd
R1 + R2
R1 + R2
6.
V
10
UWY
nachylenie = 0
nachylenie = R1/(R1+R) = 0,5V/V
0
7.
V
10
20
UWY
30
V
UWE
wróć (back)
nachylenie = 0
nachylenie = -100V/A
0
0,2
8. (a) (b) UWE max = U Z + R
0,3
A
PZ max
= 25V .
UZ
IWY
wróć (back)
wróć (back)
9. (a) UWY ≅ 14.9V (b) UWEmax = 23V, wtedy UWY = 15V.
wróć (back)
10. (a) UCE = 0,2V, IC = 9,8V/2kΩ = 4,9mA (nasycenie). (b) IC = 0, UCE = EC − EB = 10V (zatkanie).
(c) IC = 2,3mA, UCE = 5,4V (praca aktywna). wróć (back)
11.
mA
10
iC
0
0,7
uWE
10,2 V
1,7
wróć (back)
12. (a) UCE = 0,2V, IC = 7,8V/2kΩ = 3,9mA (nasycenie). (b) UCE = 5,4V, IC = 1,3mA (praca aktywna)
(c) UCE = 8V, IC = 0 (zatkanie).
wróć (back)
13. UCE = E = 10 (tranzystor zatkany).
14. Tranzystor nasycony,
wróć (back)
E − U E − (U − 0,7V ) (U − 0,2V ) U − 0,7V
=
+
→ U = 6,23V wróć (back)
+
2R
R
R
R
15. w pozycji B: UGS = EDD = -10V → K = I D /(UGS-UP)2=0,2mA/V2,
w pozycji A: UGS = UDS, ID = K(UGS-UP)2 = (UGS-EDD)/RD → UGS = -8V =UDS, ID = 5mA,
w pozycji C: UGS = 0, ID = 0, UDS = -10V.
wróć(back)
16. UCE = 0,2V: IBB=IB+IR = IB+(UBE+IBRB)/R = IB(1+RR/R)+UBE/R, IB = 0,1mA, βIB=10mA > ICmax= (E
- 0,2)/RC= 4,9mA (tranzystor nasycony)