domingo, 29 de mayo de 2022

Dispositivos Electrónicos: Ejercicios Propuestos Ingeniería Electrónica

 

Aquí hay algunos ejemplos de Dispositivos Electrónicos, espero que les guste y se sirva para que practiquen..



1.Calcule la densidad de la portadora intrínseca del Silicio en 
a) T = 300K 
b) T = 600K
Debe incluir el efecto de la variación de E con la temperatura con la temperatura. 


Solución:

En la siguiente tabla se puede ver la densidad y energía de la banda prohibida en T=300k

Semiconductor

Nc$$cm^{-3}$$

Nv$$cm^{-3}$$

Eg(eV)

Si

 

3.22 x 10^19

 

1.83 x 10^19

1.12

Ge

 

1.03 x 10^19

5.35 x 10^18

0.66

GaAs

4.21 x 10^17

9.52 x 10^18

1.42


Si = silicio   Ge= germanio   GaAs=Arseniuro de Galio 

a) Para T=300k y partiendo de: 




  
utilizando los valores de Nc y Nv de la tabla y usando para E = 1,12 eV determinamos $$n_{i}^{2}$$  como: 


$$n_{i}^{2}=N_{c}.N_{v}.e^-{\frac{Ey}{kt}}$$ 




Luego operamos y nos quedaría como resultado lo siguiente

Ahora despejamos despejamos el cuadrado de "ni"

b) Para T=600k, determinamos la Eg, a partir de la relación de la tabla 2-2, es 1,032eV Usamos la siguiente ecuación:



Luego reemplazamos con los datos 


Finalmente despejamos: 


Finalmente despejamos y nos queda :


2.Determine la ubicación del nivel de Fermín con respecto a la mitad de a banda prohibida intrínseca del Silicio.

Solución: 
Usamos los valores de Nv y Nc de la tabla del anterior ejercicio.


Calculamos para el Silicio intrínseco:



Calculamos para el GaAs intrínseco:






Observemos que el nivel de Fermin a 300k 

3.A una muestra de Silicio intrínseco agregamos 10^17 átomos  por cc de Boro Determine la densidad de la mayorías y de las minorías con las siguientes temperaturas 
a) T = 300k
b) T = 600k
Solución: 
a) en el caso de 300k asumimos que todas la impurezas están ionizadas de modo que nos quedaría así la ecuación:


La neutralidad requería esta dada por:



Resolviendo las ecuaciones 1 y 2 simultáneamente, tenemos...




b) En el caso de 600k...

 $$n_{i}^{2} = 11.137x10^{30}[cm^{-6}]$$
Ecuación 3
$$n_{p} = 11.137x10^{30}[cm^{-6}]$$ 
Ecuación 4
$$ n+9x10^{16}= p+10^{17}$$  
  

4.Una muestra de Silicio intrínseco se dopa con 10^17 átomos /cm a la 3 de fosforo
Calcula la densidad de los electrones y los huecos con una temperatura de:
a) T = 300k
b) T = 600k

Solución: 
a) Cuando es T=300k encontramos que 

5.(a)Determine la ubicación del nivel de Fermín, con respecto a Ec y Ef cuando 10^16 átomo de fósforos se añaden átomos por CC a una muestra de Boro por CC reemplaza a los átomos de Silicio intrínseco a T =300k.
(b)Repetir el inciso anterior con 10^15 átomos de Boro por CC reemplazando los átomos de fosforo
(c) Repetir el inciso "a" pero con una temperatura de 600k 
(d) Repetir el inciso "a" con 10^18 átomos reemplaza a los 10^16 átomos de fosforo
Solución: 
a) en el c

6.Determinar la conductividad del Silicio intriseco a 300k; repetir el inciso para una muestra de Silicio dopado con 10^17 cm-3 de fosforo. 

Solución: 
a) en el c
7. Una muestra de Silicio a 300k tiene una resistividad de 5 ohm-cm. Supongo que el arsénico es el único dopante:

Solución: 
a) en el c
8. Una muestra de Silicio de 300k de 2.5[cm] de longitud y un área de sección transversal de 2mm2 esta dopada con 10^17 [cm^-3] de fósforo y 9x10^16[cm^-3]


Solución: 
a) en el c
9.

Solución: 
a) en el c

Bibliografía: 

William D. Callister, Jr. y David G. Retwitsch . (2010). Materials Science And Engineering an Introduction. Estados Unidos : Wiley.



Cualquier sugerencia me hacen saber en los comentarios. Espero que les haya servido.






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