Complementos de Física -Ingeniería Informática- Boletín 3. Semiconductores intrínsecos

Transcripción

1 Coltos d ísia -Igiría Iforátia- oltí Siodutors itrísos 1. A ua barra d G d 10 d logitud y d sió s l alia ua d.d.. d 10 V tr sus xtros. Sabido qu i =, , = 0,9 /V s y = 0,18 /V s, dtrís: a) la rsistiidad dl G; b) la rsistia d la barra; ) las loidads d arrastr (o dria) d ltros y uos; d) la orrit qu irula or la barra. Soluió: a) 0,46 ; b) 1, ; ) 9 /s, 18, /s ; d) 4,5 A. Cuado u siodutor itríso d ao d bada roibida G = 1,1 V s alita dsd ua tratura d 7 ºC asta ua tratura s dulia su odutiidad, Cuál s l alor d? Soluió: 10. Dtriar la aura d la bada roibida d u ristal siodutor itríso d arsiuro d galio, g(gaas), sabido qu uado la tratura asa d 0 a 5º Clsius, su odutiidad s irta u 60%. xrsar dio rsultado uidads J y V. Soluió: g=, J = 1,4 V 4. Cuado la tratura d u ristal d G itríso asa d 0 a 0º Clsius, su odutiidad s irta u 50%. Dtriar: a) La aura d su bada roibida, g. b) l aso dl siliio, Si, d g = 1,1 V, uál s l ortaj d abio d su odutiidad ara l iso abio d tratura? Soluió: a) g = 0,6 V, b) 105% 5. irto siodutor itríso d g=1 V, la asa ftia d los uos s uatro s ayor qu la d los ltros. A qué tratura l il d ri stará u 7.5% d g/ or ia d la itad d la bada roibida? xrsar l rsultado uidads y ºC. Soluió: 418, ; 145, ºC 6. Ua radiaió d logitud d oda 000 Å itsidad 0 W/, iid oralt sobr la surfii d u fotodttor d 9 d surfii qu la absorb su totalidad. Sabido qu l fotodttor stá ostruido o u siodutor uya G =,4 V, y qu l rdiito uátio s la uidad, dtriar: a) l úro d ars ltró-uo, -, grados or sgudo, b) si l xso d rgía l roso s trasfora alor, Cuál s la otia alorífia or agitaió téria d los ars grados?

2 Soluió: 4, ars/s, 11, W Siodutors xtrísos 7. U siodutor itríso s doado o irto tio d iurzas, d fora qu la osiió dl il d ri s oloa l(10) V or ia dl il d ri itríso: (a) qué tio d iurzas s a añadido y qué tio d siodutor xtríso s a obtido?; (b) Asuido ioizaió total d iurzas, dtriar la otraió d iurzas añadidas fuió d la otraió itrísa, i. Soluió: (a) iurzas doadoras, tio-; (b) D =10 x i 8. Calular la odutiidad d ua láia ristalia d Si, uya oilidad s (Si) = 0,15 (V s) -1, doado o fósforo, o otraió, d = S alia u ao agétio, = 0,1 oral al lao d la láia d ssor z = 100 or la qu irula ua orrit d itsidad I x = 1 A. Calular la tsió d Hall. Soluió: 160 () -1 ; 6 V 9. l siliio ristaliza dos rds f ítr tradas, d fora qu la lda s u ubo qu oti 8 átoos y su arista s 6 Å. S doa l ristal roorió d u átoo d fósforo or ada 10 8 átoos d Si. Calular: a) la otraió (Si) d átoos d Si y la otraió d átoos doadors, D ; b) Sabido qu la otraió itrísa dl Si s i = , alular las otraios y d ltros y uos; ) Dtriar la odutiidad dl ristal sabido qu la oilidad dl Si s 0,15 (Vs) -1, d) Si la otraió d doado ubis sido d u átoo d fósforo or ada 10 1 átoos d Si, alúls st aso los ortajs d ortadors, roits d ioizaió y d graió téria, ara ltros y uos. Soluió:, ;, ;, y, ; 8,88 () -1 ; ltros: 6,4 % térios y 9,6 % d iurzas; uos: 100 % térios y 0 % d iurzas. 10. U ooristal d AsGa s a doado o S y o otraios doadoras y atoras d = y a = 10 - rstiat. Calular a tratura abit: a) Las otraios y d ltros y uos y b) La odutiidad V H = 0,1 z d I x = 1 A

3 d los uos si las oilidads d los ortadors so = 0,85 /V s y = 0,045 /V s y la otraió itrísa s i (AsGa) = Soluió: 1 - y 10 - ; 16 () A tratura abit, =00, s sab qu l il d iurzas doadoras ua ustra siodutora stá or dbajo dl fodo d la bada d oduió tal qu C - D =0,045 V y l il d ri stá situado or ia dl il doador tal qu - D =0,01 V. Sabido qu G =1,1 V y qu las asas ftias d ltros y uos so 0,1 y 0,8 rstiat, dtriar: a) la otraió d ltros d oduió, b) la otraió d uos, ) la otraió d iurzas doadoras, d) la otraió d iurzas ioizadas y ) l tato or ito d iurzas ioizadas. Soluió: 1, , 1, ,, , 1, , 40% 1. U siodutor itríso uya P s g = 1, V s doa o iurzas doadoras d fora qu su il d ri s la y quda a g/ or dbajo d la C,. Calular su rsistiidad a tratura abit, 00, sabido qu ara st siodutor la otraió itrísa s i = y la oilidad s = 0,15 /V s Soluió: 1. l arsiuro d galio, AsGa, s doa a 00 o ua otraió d átoos d tlurio, d = Idiar razoadat: a) l tio d siodutor xtríso rsultat; b) la osiió dl il d ri rsto a la V,, toada oo rfria. Datos: i = , g = 1,4 V Soluió: ; 1,5 V 14. ua ustra d graio s itrodu iurzas atoras ua roorió d 1 átoo or ada 10 7 átoos d graio. Dtrís: a) la otraió itroduida d átoos ators; b) la otraió d ltros y uos las C y V rstiat (suógas ioizaió total d iurzas); ) la rsistiidad d la ustra así oo la rsistia d ua barrita d st atrial d d logitud y 50 d sió trasrsal; d) si la otraió d doado ubis sido d A = , alúls st aso las otraios d ltros y uos así oo los ortajs d graió téria y d ioizaió orrsodits a abos tios d ortadors. Datos: dsidad dl G, 5, g/ ; asa atóia, 7,6 ; otraió itrísa,, ; oilidad d ltros y d uos, 900 /V s y 1900 /V s rstiat.

4 Soluió: 4, ; 1, , 4, ; 0,744,,976 ; ltros: 1, , 100% y 0%; uos: 6, , 17,15% y 8,85% 15. Calúls la osiió dl il d ri a tratura abit ara ua barra d graio xtríso tio d 10 d logitud y d sió, tal qu al sr sotida a ua difria d otial d 1 V s atrasada or ua orrit d A. Datos: = 900 /V s, = 0,55, = 1,910 - J/ Soluió: - = 0,167 V 16. Ua ustra d siodutor tio ti ua rsistiidad igual a 5 a = 00. Dtriar: a) Cotraios d ltros y d uos, b) loalizaió dl il d ri rsto al fodo d la C y dl il doador D rsto al il d ri, ) aditido qu la P dl siodutor s uatro s as aa qu la difria C, dibújs u diagraa d badas l qu aarza todos los ils rgétios qu oozas, así oo las difrias rgétias obtidas. Datos: = 1600 /V s, = 600 /V s, i =1, , dsidad d stados la C, C = , C D = 0,05 V. Idiaió: toar 0,05 V. Soluió: 7, ,, , C = 0,6 V, g = 0,94 V 17. U atrial siodutor, uya otraió itrísa s , s doa o iurzas atoras, 1 A a tratura abit, dtriar: a) las otraios d ltros y uos idiado los ortajs d orig tério y d iurzas ara abos tios d ortadors, b) la osiió dl il d ri rsto al fodo d la C, sabido qu la aura d la P s 1, V. Soluió: a) ltros: 0, , 100% y 0% ; uos:, , 14,6 % y 85,4 % ; b) C = 0,64 V 18. Ua barra d graio tio os ua otraió d iurzas dada or D = (a) Dtriar la otraió d ltros y uos a 500, sabido qu la otraió itrísa i dada or la xrsió i = C / g, sido C = 1,91x / ; g = 0,67 V y = 8,6x10-5 V/. (b) Calular a artir d dios rsultados, tato ara ltros oo ara uos, los ortajs d ortadors d orig tério y roits d las iurzas. () Cotar or qué razó físia los rsultados obtidos so ssiblt distitos d los qu s obtdría a tratura abit. Soluió: a) ltros, 9,4x ; uos, 8,5x ; b) ltros: 89% y 11%; uos: 100% y 0%.

5 Corrits d arrastr y difusió 19. Calular la ariaió d otial tr dos utos, x 1 y x, d u siodutor tio- d doado o uifor, (x). Soluió: V x V(x 1 ) = q l (x ) (x 1 ) Datos y xrsios sarios ara la rsoluió d alguos roblas: Costat d Pla, = 6,6x10-4 J s = 4,1 x10-15 V s; Masa dl ltró libr, = 9,1x10-1 g; úro d Aogadro, A = 6,0x10 artíulas/ol; Costat d oltza, = R/ A = 1,8x10 - J/ = 8,6 x10-5 V/ xrsios útils:,, i i, i i g V l l 4