Elektrischer Strom in Halbleitern
1. Der Thermistor hat einen Widerstand von 50 kΏ bei einer Temperatur von 200C und bei einer Temperatur von 250C verringert sich sein Widerstand auf 42,5 kΏ. Bestimmen Sie den durchschnittlichen Wert des Temperaturkoeffizienten des Widerstands in diesem Temperaturintervall.
Lösung:
Analyse:
Δt = 50C = 5 K, R20 = 50 000 Ώ, R25 = 42 500 Ώ, α = ?
Der Temperaturkoeffizient des Widerstands des Thermistors beträgt α = –0,03 K–1
2.Der durchschnittliche Wert des Temperaturkoeffizienten des Widerstands eines Thermistors beträgt α = –0,05 K–1. Um wie viel muss sich die Temperatur des Thermistors erhöhen, damit sein Widerstand auf die Hälfte sinkt?
Lösung:
Analyse:
Die Temperatur des Thermistors muss um 100C steigen.
3.Ein in einem Stromkreis angeschlossener Thermistor wird durch die Flamme eines Gasbrenners erhitzt. Die Abhängigkeit des Widerstands des Thermistors von der Temperatur ist durch eine Tabelle gegeben. Wie hoch ist die Temperatur des Thermistors, wenn das Voltmeter 3 V und das Amperemeter 15 mA anzeigt?
Lösung:
Analyse:
U = 3 V, I = 15·10–3 A
Laut Tabelle hat der Thermistor einen Widerstand von 200 Ώ, wenn er auf eine Temperatur von 3000C erhitzt wird.
4.Ein NPN-Transistor ist in einem elektrischen Stromkreis angeschlossen. Wenn sich der Basisstrom von 0,2 mA auf 0,3 mA ändert, ändert sich der Kollektorstrom bei konstanter Kollektorspannung von 4,5 V von 5 mA auf 20 mA. Bestimmen Sie den Stromverstärkungsfaktor β des Transistors.
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5.Eine aus einem Silizium-Einkristall geschnittene Halbleiterprobe hat die Form eines Quaders mit einer Länge von 5 mm und einer Grundfläche von 4 mm2. Auf zwei gegenüberliegenden Flächen mit einer Fläche von 4 mm2 werden metallische Kontakte angebracht. Wenn zwischen den Kontakten eine Spannung von 4,5 V angelegt wird, fließt bei einer Temperatur von 200C ein Strom von 1,2 mA durch die Probe. Nach dem Erhitzen der Probe auf 3000C steigt der Strom auf 2,16 mA. Wie groß ist der spezifische Widerstand von Silizium bei 200C und 3000C? Bestimmen Sie auch den Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstands α.
Bitte melden Sie sich an, um die Lösung anzuzeigen.6. Die Spannung am Thermistor hat einen konstanten Wert U = 4,5 V. Bei der Temperatur t1 = 200C fließt ein Strom
I1 = 9 mA durch den Thermistor, bei der Temperatur t2 = 220C beträgt der Strom I2 = 10 mA. Bestimmen Sie die Werte des Thermistorwiderstands bei diesen Temperaturen sowie den Temperaturkoeffizienten des Widerstands α.
7.Wie groß ist der Stromverstärkungsfaktor β eines Transistors, wenn eine Änderung des Basisstroms von IB1 = 0,1 A auf IB2 = 0,2 A eine Änderung des Kollektorstroms von IC1 = 6 A auf IC2 = 22 A verursacht?
Bitte melden Sie sich an, um die Lösung anzuzeigen.8.Ein Transistor, der in einem Emitterschaltungsbetrieb arbeitet, hat einen Basisstrom IB1 = 30 μA und einen Kollektorstrom IC1 = 2 mA. Bestimmen Sie den Kollektorstrom IC2 bei einem Basisstrom IB2 = 100 μA, wenn der Stromverstärkungsfaktor β = 60 beträgt.
Bitte melden Sie sich an, um die Lösung anzuzeigen.9.In der elektrotechnischen Praxis gilt Germanium als rein, wenn höchstens 1 Fremdatom pro einer Milliarde (109) Ge-Atomen vorhanden ist. Bestimmen Sie die Masse völlig reinen Germaniums, die durch ein Gramm Eisen verunreinigt werden könnte. Die relative Atommasse von Germanium beträgt 72,59 und von Eisen 55,837. Geben Sie das Ergebnis in Tonnen an.
Bitte melden Sie sich an, um die Lösung anzuzeigen.10.Ein Transistor, der in Emitterschaltung betrieben wird, führt die Ströme IB = 20 μA und IC = 2 mA. Die Spannung zwischen Basis und Emitter beträgt U1 = 0,7 V, und die Spannung zwischen Kollektor und Emitter beträgt U2 = 20 V. Berechnen Sie die Leistung in beiden Quellen und vergleichen Sie sie.
Bitte melden Sie sich an, um die Lösung anzuzeigen.11.Ein Widerstand R und ein Thermistor sind in einem Stromkreis in Serie geschaltet. Bei der Temperatur t1 zeigt das Milliammeter den Strom I1. Wenn der Thermistor in heißes Öl getaucht wird, zeigt das Milliammeter den Strom I2. Bestimmen Sie, um welchen Faktor sich der Widerstand des Thermistors nach dem Eintauchen in das Öl ändert. Die Spannungsquelle hat die Spannung U. Lösen Sie das Problem für folgende Werte:
12.Eine Probe dotierten Siliziums in Form eines Würfels mit einer Kantenlänge von 1 cm enthält 1014 Phosphoratome. Zwei gegenüberliegende Flächen des Würfels sind metallbeschichtet und die Probe ist an eine Spannung von 4,5 V angeschlossen. Es fließt ein Strom von 108 mA hindurch. Berechnen Sie:
- a.) die Dichte der freien Elektronen in der Probe bei Raumtemperatur (die Dichte der Phosphoratome)
- b.) den spezifischen Widerstand
