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:
$$n_{i}^{2}=N_{c}.N_{v}.e^-{\frac{Ey}{kt}}$$
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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:
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Luego reemplazamos con los datos
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Finalmente despejamos:
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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.
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Calculamos para el Silicio intrínseco:
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Calculamos para el GaAs intrínseco:
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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:
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La neutralidad requería esta dada por:
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Resolviendo las ecuaciones 1 y 2 simultáneamente, tenemos...
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$$n_{i}^{2} = 11.137x10^{30}[cm^{-6}]$$
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.
