Задача 1. Діелектрик плоского конденсатора являє собою поєднання двох матеріалів: N1 і N2. Побудуйте графік залежності діелектричної проникності суміші від відносного об’ємного вмісту означених матеріалів (від 0 до 1), якщо вони включені: а) послідовно; б) паралельно.

Дані для розрахунків взяти з таблиць 1 та 2. N1, N2 – номера матеріалів в таблиці 1.



Таблиця 1 – Електричні параметрі діелектричних матеріалів



№

Матеріал

(

(f=1 кГц)

tg(

(f=1 кГц)

(v, Oм(м

(s, Ом/(

Eпр, МВ/м



1

Поліетилен

2,3

3,5(10-4

1015

1014

90



2

Полістирол

2,5

3(10-4

1016

1015

65



3

Фторопласт-3

3,0

0,015

1015

1016

15



4

Фторопласт-4

2,1

2,5(10-4

1016

1017

140



5

Полівінілхлорид

4,0

0,03

1013

1014

35



6

Вініпласт

3,9

0,02

1013

1013

20



7

Поліметілметакрилат (органічне скло)

3,1

0,025

1012

1012

30



8

Поліетілентерефталат (лавсан)

3,2

0,02

1014

1015

75



9

Поліамідні смоли

5,0

0,05

1011

1011

25



10

Капрон

5,5

0,06

1011

1010

20



11

Ебоніт

3,6

0,05

1014

1014

20



12

Ескапон

3,0

5(10-4

1015

1016

20



13

Фенолформальдегідні смоли (бакеліт)

4,5

0,01

1011

1011

12



14

Церезин

2,2

2(10-4

1014

1014

15



15

Полікарбонат

3,0

0,02

1015

1015

80



16

Епоксидні компаунди

4,5

0,04

1013

1013

35



17

Епоксидні лаки

4,2

0,015

1011

1013

90



18

Папір

7,0

0,005

1011

1013

40



19

Гетинакс

6,0

0,06

1010

1010

33



20

Текстоліт

8,0

0,07

108

109

6



21

Склотекстоліт

7,0

0,02

1011

1010

18



22

Слюда-мусковіт

7,0

3(10-4

1013

1012

70



23

Слюда-флогопіт

6,5

1,5(10-3

1012

1012

40



24

Мікалекс

7,0

0,07

1012

1012

15



25

Безлужне скло

6,0

2(10-4

1016

1016

40



26

Ситал

7,5

10-3

1012

1012

50



27

Ізоляторний фарфор

7,0

0,02

1011

1011

25



28

Ультрафарфор

8,0

5(10-4

1015

1015

30



Таблиця 2.



Варіант

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12



N1

1

2

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13



N2

3

5

28

27

26

18

23

22

20

19

18

25



Варіант

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24



N1

14

15

22

1

2

5

6

7

8

9

10

11



N2

16

28

3

27

26

18

23

22

20

19

18

25



Варіант

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36



N1

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23



N2

16

28

3

27

26

18

23

22

20

19

18

25



Задача 2. На електроди конденсатора з розмірами a x b подано напруга U. Відстань між електродами d. Визначити ємність С, опір ізоляції Rіз , струм крізь конденсатор при постійної напрузі, а також величину діелектричних втрат Pa а) при постійної напрузі, б)при змінної напрузі частотою 50 Гц; в) при змінної напрузі частотою 400 Гц.

Дані для розрахунків взяти з таблиць 1 та 3.



Таблиця 3.

Варіант

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12



а х b, мм2

10х20

15х25

20х30

25х35

30х40

35х45

50х50

10х10

10х15

15х15

20х20

25х25



d, мм

2

4

6

8

10

3

5

7

9

11

0,5

1



Матеріал діелектрика із таблиці 1

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12



U, кВ

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

2,5

1,3

1,5

1,7

1,9

3



Варіант

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24



а х b, мм2

10х25

10х30

15х30

15х35

20х40

20х50

25х40

25х50

30х35

35х35

40х40

40х45



d, мм

10

5

2

6

4

8

3

8

13

4

5

10



Матеріал діелектрика із таблиці 1

14

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26



U, кВ

1,5

1,0

1,3

0,8

2,0

3,0

2,5

1,6

5,0

2,8

4,0

1,4



Варіант

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36



а х b, мм2

20х25

20х30

25х30

25х35

30х40

25х50

20х40

25х50

30х35

35х35

40х40

40х45



d, мм

15

5

2

6

4

8

3

8

13

4

5

10



Матеріал діелектрика із таблиці 1

13

15

5

27

28

1

8

23

17

20

21

22



U, кВ

4,5

2,0

2,3

3,8

5,0

5,0

3,5

4,6

2,0

6,8

5,0

3,4



Задача 3. . Діелектрик конденсатора утворюється двома шарами матеріалу N1 товщиною d кожний, між якими є повітряний зазор товщиною d1 мм. До електродів підведена поступово зростаюча напруга. При якій напрузі відбудеться пробій конденсатора? Як зміниться пробивна напруга, якщо повітряний зазор замінити на матеріал N2 з електричною міцністю Епр? Електричну міцність повітря прийняти рівною 10 кВ/см.



Дані для розрахунків взяти з таблиць 1 та 4. N1, N2 – номера матеріалів в таблиці 1.



Таблиця 4

Варіант

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12



N1

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15



N2

27

26

18

23

22

20

19

18

25

16

28

3



d, мм

2

3

4

5

6

1

2

3

4

5

6

1



d1, мм

3

2

1

3

2

1

3

2

1

3

2

1



Варіант

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24



N1

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27



N2

27

26

18

23

3

5

22

20

19

18

25

16



d, мм

1

2

3

4

5

6

1

2

3

4

5

6



d1, мм

3

2

1

3

2

1

3

2

1

3

2

1



Варіант

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36



N1

28

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11



N2

27

26

18

23

3

5

22

20

19

18

25

16



d, мм

4

5

6

7

6

5

4

2

1

3

4

5



d1, мм

3

2

1

3

2

1

3

2

1

3

2

1



5. При кімнатній температурі в германії ширина забороненої зони uation.3 HYPER14HYPER15= 0,665 еВ, а власна концентрація носіїв заряду ni = 2,1(1019 м–3. У скільки разів зміниться власна концентрація ni, якщо температуру підняти до 200С. Ефективні маси густини станів для дірок валентної зони і для електронів зони провідності, відповідно, дорівнюють: = 0,388 , = 0,55 , де – маса вільного електрону. Коефіцієнт температурної зміни ширини забороненої зони b = –3,9(10–4 еВ/К.

6. Визначити питомий опір напівпровідника n-типу, якщо концентрація електронів провідності в ньому дорівнює 1022 м-3, а їх рухомість ( = 0,5 м2/(В(с).

7. Розрахувати для температури T = 40 К концентрацію дірок і питомий опір кремнію р-типа, легованого бором до концентрації Nа = 1022 м-3, якщо ефективна маса густини станів для дірок валентної зони mv = 0,56mо, положення енергетичного рівня бора Wv+0,045 еВ, а рухомість дірок змінюється з температурою відповідно до виразу р = 0,045((T/300)-3/2.