Ich kämpfe mich gerade durch einige Übungsaufgaben zum Thema Halbleiter und Dioden, ich hoffe ihr könnt mir helfen. Ich habe zwar Ansätze, die führen aber meist nicht zur Lösung. 1 Aufgabe, Störstellenleitung: www5.pic-upload.de/23.01.11/eaga7amjzuv.jpg a) Bor ist als Akzeptor wirksam. Es akzeptiert Elektronen um den Edelgaszustand zu erreichen, da es schon 5 Valenzelektronen hat. Somit haben wir eine p-Dotierung, also eine Löcherdotierung. b) p = NA n = 2,25 * 10^6 /cm³ Nun weiß ich beim Widerstand nicht mehr weiter. Ich kenne die Formel: R = 1/o * l/A o: leitfähigkeit l: länge A: querschnittsfläche probleme bereitet mir die berechnen von o. ich kenne die formel: o = e * (NA * µp + (ni²/NA) * µn) µp: beweglichleit der löcher -> 400cm²/Vs µn: beweglichkeit der elektronen -> 1400cm²/Vs e: elementarladung von 1,6022 * 10^(-19)As ich bekomme für 1/o = 156 ohm * m raus. fpr R bekomme ich 312 ohn, statt 3,12k ohm. habe ich mich irgendwie bei dein einheiten vertan? kommt ihr auf das richtige ergebnis? ----------------------------------------------------------------------- 2. Aufgabe, n-Dotierung: http://www5.pic-upload.de/23.01.11/hyaa2kw1wt2.jpg a) n-Dotierung heißt, dass mehr Elektronen als Löcher für den Ladungstransport zur Verfügung stehen. b) gegeben ist, dass ein halbleiter einen spezifischen widerstand von 100 ohm cm hat. nun habe ich die formel: Rsp = e (ND * µn + (ni² / ND) * µp) da nur ND unbekannt ist, kann ich die formel zu einer pq-formel umstellen: 0 = ND² - ( ND / (Rsp e µn) ) + ni² * (µp/µn) Ist das soweit richtig oder schieße ich mit kanonen auf spatzen? ich löse mit pq formel auf: und bekomme nur falsche werte. kommt ihr mit meinem lösungdweg zum ziel? ------------------------------------------------------------------------ - 3. Aufgabe, Diodenkennlinie mit Bahnwiderstand: http://www5.pic-upload.de/23.01.11/ghcpg7t95cex.jpg Mit der Shockley-Gleichung kann ich zwar für jede Diodenspannung UF den Strom berechnen, aber wie berücksichtige ich den Bahnwiderstand? Shockleygleichung: IF = Is * ( e^(UF / UT) -1 ) Ich weiß, dass Bahnwiderstand wie folgt berücksichtigt wird: UF = UF' + IF * RB UF: Spannung an Diode UF': Spannung an Diode ohne Bahnwiderstand IF: Forward-Strom der Diode RB: Bahnwiderstand Wenn ich UF ind e Shockley-Gleichung einsetze habe eine Gleichung die ungeäfähr so aussieht: IF = e^IF sowas kann ich doch unmöglich nach IF umstellen oder? wenn ich auf beiden seiten den logaritmus naturalis bilde, dann bekomme ich: ln(IF) = IF na super, hat mir NICHTS gebracht :( Eure Ideen? ------------------------------------------------------------------------ --- 4. Aufgabe, Einweggleichrichterschaltung: http://www5.pic-upload.de/23.01.11/6fj291btpxb3.jpg Mein Ansatz: Da die Sinusspannung zur hälfte abgeschnitten ist und eine halbwelle fehlt ist die effektivspannung gleich der hälfte der scheitelspannung. Ueff = Û/2 also habe ich für den kompletten maschenumlauf statt 14V nur noch 7V. Da die Diode aber schon 0,8V schluckt um zu leiten, habe ich tatsächlich nur noch 6,2V für alle Widerstände übrig. aus der Knickkennlinie ersehe ich einen Bahnwiderstand von 0,2ohm. richtig so? Nun habe ich also eine Reihenschaltung von 1ohm + 0,2ohm + 10ohm. Richtig so? Die Spannungen dürften sich also nun proportional den Widerstanden verhalten, demnach ist die Spannung an der Last RL gleich: URL = 6,2V * 10ohm /(1ohm + 0,2ohm + 10ohm) = 5,5357V der Scheitelwert ist gleich ÛRL = 5,5357V * 2 = 11,071V Der Scheitelstrom ist demnach ÎD = ÛRL / RL = 1,107A Aber das ist falsch. Laut Lösung müssten es 1,18A sein. Wo ist mein Denkfehler??? So eine Einweggleichrichterschaltung kann ja nicht so schwer sein...
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Hallo, ich habe mir jetzt nur mal schnell die erste und zweite Aufgabe angesehen. Zur ersten: Da hast du dich bei der Berechnung der Leitfähigkeit mit den 10er Potenzen verrechnet. Du kannst hier für die Berechnung der Leitfähigkeit eigentlich überall mit den cm bzw. cm^3 Werten rechnen, und multiplizierst das Ergebnis am Ende mit 100. So erhalte ich für den spezifischen Widerstand: ρ=1,56Ωm zur zweiten: hier ist der spezifische Widerstand gegeben. Also musst du wie folgt rechnen: 1/ρ=σ. Du hattest den spezifischen Widerstand gleich der Leitfähigkeit gesetzt. So kommst du auch auf eine quadratische Gleichung, bei der jedoch nur eine Lösung sinnvoll ist, da der Halbleiter ja n-Dotiert sein soll. Wo studierst du denn?
M. M. schrieb: > 3. Aufgabe, Diodenkennlinie mit Bahnwiderstand: > [...] > Wenn ich UF ind e Shockley-Gleichung einsetze habe eine Gleichung die > ungeäfähr so aussieht: > > IF = e^IF > > sowas kann ich doch unmöglich nach IF umstellen oder? wenn ich auf > beiden seiten den logaritmus naturalis bilde, dann bekomme ich: Das ist richtig, die Shockley-Gleichung ist dann nur noch explizit nach Uf umstellbar. Hier hilft ein Iterationsverfahren.
Da kannst du den Bahnwiderstand als Rb * If dazustecken. Da die Gleichung ohnehin schon unterproportional explodiert, bietet sich z.B. die Fixpunktgleichung als Iterationsverfahren an.
(gelöschter Beitrag von mir, Tippfehler...) M. M. schrieb: > 4. Aufgabe, Einweggleichrichterschaltung: > Da die Sinusspannung zur hälfte abgeschnitten ist und eine halbwelle > fehlt ist die effektivspannung gleich der hälfte der scheitelspannung. > > Ueff = Û/2 Vorsicht damit, zwischen Spitzenwert und Effektivwert klemmt noch Wurzel-zwei und so weiter. Machs nicht so kompliziert und rechne doch mit Spitzenwerten weiter, denn danach ist ja auch gefragt: Die Reihenschaltung sieht vom Trafo 14 Volt Spitze. Den Bahnwiderstand hast du vollkommen korrekt abgeleitet. Jetzt mach doch was draus und ersetze die reale Diode durch eine ideale: Spannungsquelle mit Uf in Serie mit Bahnwiderstand! Dein Maschenumlauf ginge dann so:
Bisschen Umstellen liefert für den Strom i:
> > Aber das ist falsch. Laut Lösung müssten es 1,18A sein. Wo ist mein > Denkfehler??? Ja, ein kleiner: Du bist von Proportionalität ausgegangen, was in einer linearen Schaltung richtig ist. Blöderweise ist die Flussspannung Uf aber nicht proportional, das fällt dann bei deiner (nicht ganz korrekten :-)) Umrechnung in Effektivwerte auf. Rechne mal so, als ob über der Diode nur noch Uf/2, also 0,4V abfallen, dann geht deine Rechnung auf.
Noch ein kurzer Kommentar zur dritten Aufgabe. Ihr sollt die Kennlinie ja grafisch darstellen. Da der Bahnwiderstand in Reihe zur idealen Diode geschaltet wird, addieren sich bei allen Strömen die Spannungen. Wir haben das immer grafisch auf Papier gelöst. Also die Kennlinie der Diode, und die des Widerstandes zeichnen, und dann grafisch addieren.
Hallo Leute! Vielen Dank erstmal an Florentin und Sven! Ich habe bislang erst die Gleichrichrerschaltung nochmal nachgerechent und bin tatsächlich zum richtigen Ergebnis gekommen. :) Nun schiebe ich mal eine Brückengleichrichterschaltung hinterher: http://www7.pic-upload.de/25.01.11/prhe3gt9a13b.jpg Mein Ansatz: Ich ersetze wieder die Dioden durch ihr ESB. Den RB errechne ich aus der Knickkennlinie: RB = 0,2V / 0,2A = 1 ohm Somit habe ich bei einer Halbwelle die Reihenschaltung aus RB+RB+RL = 102 ohm. Wenn ich nun die Spitzenspannung berechnen möchte an RL (ÛA) benutze ich den Spannungsteiler: ÛA = (Ûe - 2 * UFo) * ( RL / ( RL + 2 * RB) ) = 8,23529 V Die Lösung sagt aber: Ûa = 7V Was stimmt an meinem Rechenweg nicht?
M. M. schrieb: > ÛA = (Ûe - 2 * UFo) * ( RL / ( RL + 2 * RB) ) = 8,23529 V > > Die Lösung sagt aber: Ûa = 7V > > Was stimmt an meinem Rechenweg nicht? Garnichts. Aber da stimmt was nicht: > Somit habe ich bei einer Halbwelle die Reihenschaltung aus RB+RB+RL = > 102 ohm.
Ich fass es nicht. Ich hab anstatt 10 ohm 100 ohm gelesen. Und ich rechne die Aufgabe schon seit gestern Abend... Vielen Dank!!!
Hallo, hänge nun bei einer Spannungsstabilisierung mit einer Zenerdiode. Eigl. was ganz einfaches, sollte man meinen! http://www7.pic-upload.de/25.01.11/5w6upsgb6vxn.jpg a) Kein Problem: Ua = Iz * rz + Uzo = 6,82V URv = Ue - Ua = 3,18V; IRv = Iz + IL = 30 mA Rv = URv / IRv = 106 ohm nun zu b) Die bereitet mir Probleme, ich komme nicht auf die genaue Lösung von Pmax = 0,2W Mein Ansatz: Pmax = IRv * Ua = 0,2046W Entspricht fast der Lösung. Ist mein Rechenweg falsch? c) Mein Ansatz: Die Differenz kann nur durch den differentiellen Widerstand rz verursacht sein. An rz fallen unterschiedliche Spannungen ab, die vom Strom abhängen. Bei Imax = 30mA -> Ua max = Uz0 + Imax * rz = 6,92 V Bei Imin = 5mA -> Ua min = Uz0 + Imin * rz = 6,82V Delta Ua = Ua max - Ua min = 1V Lösung sagt aber 96mV ?!!!!!!! Ideen?
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