9 задач по физике для 10 класса по теме «Полупроводники» — от простых к сложным, с ответами и подробными решениями. Решите задачу, введите ответ числом — сайт сразу проверит его. Если не получается, откройте решение: дано, формула, вычисление.
При комнатной температуре концентрация свободных электронов в полупроводнике составляет 2·10¹⁶ м⁻³. Определите концентрацию свободных дырок, если собственный полупроводник содержит одинаковое количество электронов и дырок.
Дано: n = 2·10¹⁶ м⁻³.
Найти: p.
Решение: В собственном полупроводнике концентрации электронов и дырок равны: p = n. Следовательно, p = 2·10¹⁶ м⁻³.
Ответ: 2·10¹⁶ м⁻³.
В полупроводнике при нагревании концентрация свободных носителей заряда увеличилась с 3·10¹⁵ м⁻³ до 9·10¹⁵ м⁻³. Во сколько раз увеличилась концентрация носителей заряда?
Дано: n₁ = 3·10¹⁵ м⁻³; n₂ = 9·10¹⁵ м⁻³.
Найти: k.
Решение: Отношение конечной концентрации к начальной равно: k = n₂/n₁. Подставим значения: k = (9·10¹⁵)/(3·10¹⁵) = 3.
Ответ: 3.
В полупроводник внесли донорную примесь, в результате чего образовался полупроводник n-типа. Концентрация донорных атомов составляет 5·10²¹ м⁻³. Считая, что каждый атом примеси отдаёт один свободный электрон, определите концентрацию свободных электронов.
Дано: Nд = 5·10²¹ м⁻³; один атом отдаёт один электрон.
Найти: n.
Решение: При полной ионизации донорной примеси концентрация свободных электронов равна концентрации донорных атомов: n = Nд = 5·10²¹ м⁻³.
Ответ: 5·10²¹ м⁻³.
В полупроводнике p-типа концентрация акцепторных атомов равна 8·10²⁰ м⁻³. Считая, что каждый акцепторный атом создаёт одну свободную дырку, определите концентрацию основных носителей заряда.
Дано: Nа = 8·10²⁰ м⁻³.
Найти: p.
Решение: В полупроводнике p-типа основными носителями заряда являются дырки. При полной ионизации акцепторов p = Nа = 8·10²⁰ м⁻³.
Ответ: 8·10²⁰ м⁻³.
Через полупроводниковый элемент проходит ток силой 0,4 А. Определите электрический заряд, который проходит через его поперечное сечение за 5 минут.
Дано: I = 0,4 А; t = 5 мин = 300 с.
Найти: q.
Решение: Используем формулу силы тока: I = q/t. Отсюда q = It. Подставим значения: q = 0,4 · 300 = 120 Кл.
Ответ: 120 Кл.
В полупроводниковом терморезисторе при нагревании сопротивление уменьшилось с 600 Ом до 200 Ом. Определите, во сколько раз уменьшилось сопротивление терморезистора.
Дано: R₁ = 600 Ом; R₂ = 200 Ом.
Найти: k.
Решение: Во сколько раз уменьшилось сопротивление, определяем по отношению начального сопротивления к конечному: k = R₁/R₂. Подставим значения: k = 600/200 = 3.
Ответ: 3.
Полупроводниковый диод подключён к источнику напряжением 12 В. При прямом включении через него проходит ток 0,02 А. Определите электрическую мощность, выделяемую на диоде, считая падение напряжения на нём равным напряжению источника.
Дано: U = 12 В; I = 0,02 А.
Найти: P.
Решение: Мощность электрического тока определяется формулой P = UI. Подставим значения: P = 12 · 0,02 = 0,24 Вт.
Ответ: 0,24 Вт.
В полупроводниковом образце при освещении концентрация носителей заряда увеличилась с 2·10¹⁶ м⁻³ до 8·10¹⁶ м⁻³. Определите, на сколько процентов увеличилась концентрация носителей заряда.
Дано: n₁ = 2·10¹⁶ м⁻³; n₂ = 8·10¹⁶ м⁻³.
Найти: x.
Решение: Процентное увеличение рассчитываем по формуле: x = ((n₂ − n₁)/n₁) · 100%. Подставим значения: x = ((8·10¹⁶ − 2·10¹⁶)/(2·10¹⁶)) · 100% = 3 · 100% = 300%.
Ответ: 300%.
В полупроводнике n-типа концентрация донорных атомов составляет 6·10²¹ м⁻³. Каждый атом отдаёт один электрон. Площадь поперечного сечения образца равна 2 мм², длина образца — 10 см. Определите количество свободных электронов в образце. Считайте, что все донорные атомы полностью ионизированы.
Дано: Nд = 6·10²¹ м⁻³; S = 2 мм² = 2·10⁻⁶ м²; l = 10 см = 0,1 м.
Найти: N.
Решение: При полной ионизации доноров концентрация электронов равна концентрации донорных атомов: n = Nд. Объём образца: V = Sl = 2·10⁻⁶ · 0,1 = 2·10⁻⁷ м³. Количество свободных электронов: N = nV = 6·10²¹ · 2·10⁻⁷ = 1,2·10¹⁵.
Ответ: 1,2·10¹⁵.