Polovodičová dioda v propustném směru

Úloha číslo: 34

Na obrázku vlevo je v elektrickém obvodu zapojena polovodičová křemíková dioda v propustném směru.

a) Jaký údaj bude na voltmetru, jestliže ampérmetr ukazuje 250 mA?

b) Určete napětí mezi body A, B (tedy napětí na rezistoru) a svorkové napětí baterie.

c) Při jak velkém napětí na diodě bude procházet baterií proud 1000 mA?

Graf na obrázku vpravo znázorňuje voltampérovou charakteristiku diody zapojené v propustném směru.

schéma obvodu

voltampérová charakteristika diody

V této úloze předpokládáme, že jsou oba přístroje ideální, tj. elektrický odpor voltmetru je nekonečný a ampérmetr má nulový odpor.

  • Řešení části a)

    Proud diodou není přímo úměrný napětí, tj. neplatí Ohmův zákon. Velikost napětí na diodě při známém proudu musíme odečíst z grafu. Protože voltmetr je ideální, tak celým obvodem protéká stejný proud. Ampérmetr tedy skutečně ukazuje hodnotu proudu diodou, baterií i rezistorem.

    Napětí na diodě při zadané hodnotě proudu procházejícího diodou

    Z  voltampérové charakteristiky zjistíme, že proud procházející diodou ID = 250 mA odpovídá napětí na diodě UD = 0,8 V.

  • Řešení části b)

    Schéma obvodu s diodou

    Odpor rezistoru R:

    \[R\,=\,10\,\mathrm{\Omega}\,.\]

    Proud procházející ampérmetrem je stejný jako proud, který protéká diodou i rezistorem.

    \[I\,=\,250\,\mathrm{mA}\,=\,0{,}25\,\mathrm{A}\,.\]

    Napětí na rezistoru vypočítáme z Ohmova zákona:

    \[U_R\,=\,RI\,. \]

    kde R je odpor rezistoru a I je proud procházející rezistorem.

    \[U_R\,=\,10{\cdot} 0{,}25\,\mathrm{V}\,=\,2{,}5\,\mathrm{V}\,.\]

    Svorkové napětí baterie je rovno součtu napětí na rezistoru a napětí na diodě:

    \[U\,=\,U_R+U_D\] \[U\,=\,\left(2{,}5+0{,}8\right)\,\mathrm{V}\,=\,3{,}3\,\mathrm{V}\,.\]
  • Řešení části c)

    Proud procházející baterií je stejný jako proud procházející diodou. Proto hodnotu napětí na diodě odečteme z grafu:

    Napětí na diodě při zadané hodnoté proudu procházejícího baterií

    Proud procházející baterií I = 1000 mA odpovídá napětí na diodě UD = 0,9 V.

  • Odpověď

    Jestliže ampérmetr ukazuje proud 250 mA, pak voltmetr bude ukazovat hodnotu 0,8 V. Napětí na rezistoru bude 2,5 V a svorkové napětí baterie 3,3 V.

    Jestliže baterií prochází proud 1000 mA, pak napětí na diodě má hodnotu 0,9 V.

  • Odkaz na podobnou úlohu

    Zkuste si vyřešit také úlohu Polovodičová dioda v závěrném směru.

  • Odkaz na podobnou úlohu

    Zkuste si vyřešit také úlohu Polovodičová dioda v závěrném směru.

Úroveň náročnosti: Úloha vhodná pro studenty střední školy
Úloha řešená graficky
Úloha na zjišťování faktů
Multimediální encyklopedie fyziky
Původní zdroj: Tomanová, E. et al. (1988). Sbírka úloh z fyziky pro gymnázia, 1. díl.
Praha: SPN. 
Zpracováno v bakalářské práci Marie Snětinová (2007).
×Původní zdroj: Tomanová, E. et al. (1988). Sbírka úloh z fyziky pro gymnázia, 1. díl. Praha: SPN.
Zpracováno v bakalářské práci Marie Snětinová (2007).
Zaslat komentář k úloze