Zadanie: Matura CKE Maj 2009 (Fizyka Rozszerzona)

Question

Fotorezystor jest półprzewodnikowym elementem światłoczułym. Jego opór elektryczny zmienia się pod wpływem padającego światła. Fotorezystory wykonuje się najczęściej w postaci cienkiej warstwy półprzewodnika (np. z siarczku kadmu CdS) naniesionej na izolujące podłoże.
[img1] Pytanie 1: Rysunki poniżej przedstawiają układ pasm energetycznych dla półprzewodnika, przewodnika i izolatora, zgodnie z teorią pasmową przewodnictwa ciał stałych.
a) Zapisz pod rysunkami właściwe nazwy materiałów (izolator, półprzewodnik, przewodnik)
Oznaczenia: pp - pasmo przewodnictwa, pw - pasmo walencyjne, pe - przerwa energetyczna

[img1]
[luka1] [luka2] [luka3]
b) Podkreśl nazwy tych pierwiastków, które są półprzewodnikami.
miedź żelazo german rtęć krzem
[wybor1] [wybor2] Pytanie 2: Przez domieszkowanie wykonuje się półprzewodniki, w których nośnikami większościowymi są elektrony lub dziury.
Zapisz, jak nazywają się nośniki większościowe w półprzewodniku typu n.
[luka1] Pytanie 3: Przeanalizuj wykres i ustal, jak opór elektryczny fotorezystora zależy od natężenia oświetlenia (rośnie, maleje, nie ulega zmianie). Wyjaśnij tę zależność, odwołując się do mikroskopowych własności półprzewodników.
Zależność: [wybor1]
Wyjaśnienie: [odp_otwarta1] Pytanie 4: Wykorzystując fotorezystor, którego charakterystykę przedstawiono na poprzedniej stronie, zbudowano obwód elektryczny (rys).

[img1]
[img1]
Wyznacz natężenie oświetlenia fotorezystora w przedstawionej sytuacji. Dokonaj niezbędnych obliczeń. Przyjmij, że mierniki są idealne, a opór wewnętrzny baterii jest równy zeru.
[odp_otwarta1] Pytanie 5: Opornik o oporze $2 	ext{ k}\Omega$ i fotorezystor, którego opór zmienia się w granicach od $500 \ \Omega$ do $2 	ext{ k}\Omega$ w zależności od natężenia oświetlenia, możemy połączyć ze sobą szeregowo lub równolegle.
Oblicz i wpisz do tabeli odpowiednie wartości oporów zastępczych dla układu opornik – fotorezystor, w zależności od sposobu ich połączenia i natężenia oświetlenia fotorezystora.

Rodzaj połączeniasłabe oświetlenie ($E = 10 	ext{ lx}$)silne oświetlenie ($E = 600 	ext{ lx}$)
połączenie szeregowe, opór w $	ext{k}\Omega$[odp_tab1][odp_tab2]
połączenie równoległe, opór w $	ext{k}\Omega$[odp_tab3][odp_tab4] Pytanie 6: Poniższy wykres przedstawia zależność natężenia prądu płynącego przez fotorezystor od napięcia przyłożonego do jego zacisków przy pięciu różnych wartościach natężenia oświetlenia. Natężenie oświetlenia $E$ (ilość światła padającą na jednostkę powierzchni) podano w luksach, lx.
[img1]

Instytut Maturalny · Accepted Answer

A Odpowiedź 1: przewodnik, półprzewodnik, izolator; german i krzem Odpowiedź 2: elektrony Odpowiedź 3: opór maleje, gdy natężenie oświetlenia rośnie Odpowiedź 4: $E = 100	ext{ lx}$ Odpowiedź 5: Rodzaj połączeniasłabe oświetlenie (10 lx)silne oświetlenie (600 lx)połączenie szeregowe, opór w k$\Omega$42,5połączenie równoległe, opór w k$\Omega$10,4

Rodzaj połączenia	słabe oświetlenie ( $E = 10 \text{ lx}$ )	silne oświetlenie ( $E = 600 \text{ lx}$ )
połączenie szeregowe, opór w $\text{k}\Omega$	........	........
połączenie równoległe, opór w $\text{k}\Omega$	........	........

Zobacz również podobne zadania

Chcesz zobaczyć więcej rozwiązań z przedmiotu Fizyka Rozszerzona?