Colección Problemas. Dispositivos Electrónicos y Fotónicos II. R. Alcubilla A. Rodríguez

Colección Problemas Dispositivos Electrónicos y Fotónicos II R. Alcubilla A. Rodríguez

1. En un MESFET defina, explicando su sentido físico y obteniendo expresiones que permitan calcularlos, los siguientes parámetros: a) Tensión de pinch-off V PO. b) Tensión de saturación V DSAT. 2. Considérese el MESFET de la figura, donde la zona activa es de AsGa tipo N (con N d =10 16 cm -3 ) y el espesor A=1µm: S G D A Semiaislante a) Calcular V PO (tensión de pinch-off). b) Si V GS = -3V y la tensión V bi del diodo Schottky es de 0.7V, para qué tensión V DS satura el dispositivo? c) Obtenga la expresión de I DS =f(v DS,V G ) en zona óhmica. d) Por qué el MESFET es utilizado en aplicaciones de alta frecuencia en lugar del JFET? e) Dé una expresión para la corriente I DS en saturación. f) Obtenga una expresión para la transconductancia en zona lineal. 3. Sea el transistor bipolar de la figura: E B1 B2 N P N C

a) Suponga que los terminales B1 y B2 están cortocircuitados entre si formando un único terminal B. La estructura se polariza con V E =0, V B =0.7V, V C =5V. En estas condiciones, cuánto valen las densidades de corriente J B y J C? Para obtenerlas analice la sección vertical punteada y desprecie los efectos de dos dimensiones. Si utiliza alguna aproximación justifíquela. b) Si el área efectiva del dispositivo es de 100 µm 2, calcule el valor de los parámetros siguientes del modelo híbrido en π: g m, r π, C π. c) Suponga ahora que los terminales E y C están cortocircuitados entre sí (a este nodo único lo llamaremos en adelante G) y conectados a un potencial V G >0. Suponga asimismo V B1 = 0V, V B2 > 0. Describa el funcionamiento del dispositivo en esta nueva configuración y dibuje de forma cualitativa la evolución de la corriente I B2 en función de V B2 tomando V G como parámetro. Datos: N E =10 18 cm -3, N B =10 17 cm -3, N C =10 16 cm -3, W e =1µm; W b =0.5 µm, W c =10 µm, n i =1.5 10 10 cm -3, V T =0.025V, L PE =0.1µm, µ PE =350 cm 2 /Vs, L NB =1µm, µ NB =10 3 cm 2 /Vs 4. Sea el sistema MOS de la figura, donde el semiconductor es Si tipo P (con ρ=1 Ω.cm) y no hay cargas en el óxido: V G Metal P-type Si SiO 2 Metal a) Calcule la tensión umbral. b) Calcule el potencial de superficie en función de V G. En particular especifique los valores tomados por el potencial de superficie cuando V G =0V y V G =1V. Datos: n i = 1.5 10 10 cm -3, E g =1.1 ev, V T =0.025V (300K), χ Si = 4.15 ev, φ m = 6 ev, ε ox = 3.9, ε o = 8.85 10-14 F/cm, X ox = 1000 Å, µ p = 350 cm 2 /Vs. 5. Sea un transistor nmos que tiene los siguientes parámetros: Substrato: N a = 10 16 cm -3, ε r =11.9, µn =1000 cm 2 /Vs, n i = 1.45 10 10 cm -3.

Óxido: ε r =3.9, t ox =300 Å. Puerta: Polisilicio N +, L= 1µm, W = 5µm. Constantes: q=1.6 10-19 C, ε o =8.85 10-14 F/cm, E g =1.12 ev, kt/q=0.025v. a) Calcular la tensión umbral suponiendo que no hay cargas en el oxido. b) Suponiendo que la tensión umbral es 1V, calcular el incremento relativo en la corriente del transistor debido al estrechamiento del canal entre las siguientes polarizaciones: V D =5V y V D en el umbral de saturación. 6. Sea un transistor nmos que tiene los siguientes parámetros: Substrato: N a = 10 16 cm -3, ε r =11.9, µn =1000 cm 2 /Vs, n i = 1.45 10 10 cm -3. Óxido: ε r =3.9, t ox =300 Å. Puerta: Polisilicio N +, L= 1µm, W = 5µm. Constantes: q=1.6 10-19 C, ε o =8.85 10-14 F/cm, E g =1.12 ev, kt/q=0.025v. a) Calcular la tensión umbral suponiendo que no hay cargas en el óxido. b) Calcular la variación en la tensión umbral al pasar la temperatura de 300 K a 400 K 7. Sea la estructura MOS de la figura: V G Metal P-type Si N a =5 10 16 cm -3 SiO 2 Metal a) Calcule el valor del potencial en el volumen del semiconductor φ B, tomando como referencia de potenciales el nivel de Fermi intrínseco. b) Dibuje cualitativamente la evolución del potencial de superficie φ S para valores de V G crecientes a partir de 0V. Para ello suponga V T = 1V y que para V G = 0 estamos en situación de banda plana. c) Teniendo en cuenta que para V G = 0 las bandas son planas, cuánto vale la concentración de cargas en el óxido? Y el espesor del óxido?

V G Poly N + Datos: n i = 1.5 10 10 cm -3, E g =1.1 ev, V T =0.025 V, χ Si =4.15 ev, φ m =6 ev, ε ox = 3.9, ε o = 8.85 10-14 F/cm. 8. Sea el sistema MOS de la figura: P-type Si N a =5 10 16 cm -3 SiO 2 Metal a) Calcular la caida de potencial en el óxido y en el semiconductor en la frontera de fuerte inversión (momento en que se considera formado el canal) b) Calcule la tensión umbral V TO en ausencia de cargas en el óxido. Sugerencia: al estar el contacto de puerta realizado mediante polisilicio N + con-sidere que el nivel de Fermi en el polisilicio coincide con E C. La afinidad electró-nica en el polisilicio es la misma que en al Silicio. Datos: n i = 1.5 10 10 cm -3, E g =1.1 ev, V T =0.025V (a 300K), ε Si = 11.2, χ Si = 4.15 ev, ε ox = 3.9, εo= 8.85 10-14 F/cm, q = 1.6 10-19 C, t ox = 750 Å. 9. Suponga un transistor MOS de canal N, sin cargas en el óxido y con φ MS nula. La tensión umbral es de 1V. Calcule el nuevo valor de la tensión umbral si el espesor del óxido disminuye a la mitad Datos: ρ substrato = 1 Ω.cm, µ n = 1000 cm 2 /Vs, µ p = 300 cm 2 /Vs, ε ox = 3.9, ε o = 8.85 10-14 F/cm, n i =1.5 10 10 cm -3, V T = 0.025V (300 K). 10. Si en un transistor MOS aumentamos el dopado del sustrato, cómo varían los valores absolutos de los diferentes términos que intervienen en la expresión de V T? V T =φ M φ S Q B C ox Q ox C ox 2φ B

11. Sea la estructura MOS de la figura: V G Metal Si SiO 2 Metal Datos: n i = 1.5 10 10 cm -3, E g =1.1 ev, V T =0.025 V, χ Si =4.15 ev, φ m =6 ev, ε ox = 3.9, ε o = 8.85 10-14 F/cm., ε si = 11, t ox =1000 Armstrongs, Qox= 10-8 C/cm 2 a) Sabiendo que la tensión V g necesaria para conseguir que las bandas sean planas es de 0.71 V, calcule el dopado del substato y diga si es de tipo P o N. En lo sucesivo suponga substrato tipo P con un dopado de 10 16 cm -3. b) Calcule la tensión umbral V T. c) Si deseamos ajustar la tensión umbral a 1V. Qué dosis debe implantarse por unidad de superficie? De qué tipo deben ser las impurezas implantadas?. 12-Un fotoconductor (dimensiones: W, L, D) está formado por un material intrínseco de ancho de banda Eg y concentración intrínseca ni. La movilidad de los electrones es µn y la de los huecos µp, el tiempo de vida de los electrones es τn y el de los huecos τp. Se ilumina de forma pulsada con una potencia óptica Popt a una longitud de onda λ. La duración de los pulsos es mucho mayor que el tiempo de vida de los portadores. El coeficiente de reflexión de la superficie del semiconductor a dicha longitud de onda es R y el coeficiente de absorción del material a dicha longitud de onda es α. La tensión de polarización del circuito es V. Se pide obtener, teniendo en cuenta la contribución de los dos tipos de portadores: a) Conductividad en oscuridad. b) Tensión en terminales del fotoconductor en oscuridad. c) Conductividad en iluminación (en régimen permanente). Suponga una generación externa uniforme con la distancia e igual al valor medio. d) Caida de tensión en terminales del fotoconductor en iluminación (en régimen permanente). e) A priori puede encontrar algún criterio para elegir el valor de R? f) Existe algún valor de R que maximice la diferencia entre las caidas de tensión en el fotoconductor en condiciones de iluminación y oscuridad? g) Discuta el efecto de disminuir la temperatura de operación del fotoconductor.

13-Sea un fotoconductor de longitud L (distancia entre contactos) anchura D y 5 µm de espesor. El material es Si intrínseco (n i = 1.5 10 10 cm -3 ) y el tiempo de vida tanto de los electrones como de los huecos es τ =10-6 s. Se ilumina monocromáticamente con una potencia de 1W/cm 2. La longitud de onda de la luz incidente es λ= 0.83 µm. El coeficiente de absorción del Silicio a esta longitud de onda es de 10 5 cm -1 Calcular el valor numérico del cociente R osc /R ilum. Siendo R osc la resistencia del fotoconductor en condiciones de oscuridad y R ilum la resistencia del mismo al estar iluminado. Datos: h= 6.62 10-34 J s; c=3 10 10 cm/s; q= 1.6 10-19 C 14-En un material dopado tipo N coexisten varios mecanismos de recombinación de forma simultánea:recombinación radiativa caracterizada por una constante de tiempo τ 1 = 10-7 s. Recombinación Shockley-Read-Hall caracterizada por una constante de tiempo τ 2 = 10-7 s. Recombinación Auger caracterizada por una constante de tiempo τ 3 =10-6 s. a) Es posible caracterizar la recombinación global a través de una única constante de tiempo?. Si es así de que valor? b) Dar un valor para la eficiencia cuántica de emisión definida como la fracción de recombinaciones radiativas sobre el total de recombinaciones. c) Como influiría un incremento del dopado en cada una de las constantes de tiempo asociadas a los distintos mecanismos de recombinación? d) En el material en cuestión y en t=0 se crea un exceso uniforme de minoritarios n= 10 17 cm -3. Cuánto valdrá dicho exceso al cabo de 0.1 µs. 15 Sea un fotodiodo PIN de Silicio.: El área del dispositivo es de 10 4 µm 2. supondremos el área del contacto despreciable. La zona llamada intrínseca en realidad es de tipo N con un dopado muy débil de 10 13 cm -3. a)- Explique de forma cualitativa su funcionamiento, precisando los siguientes aspectos: Qué longitudes de onda son detectables? Para qué sirve la zona llamada intrínseca? Dónde se produce de forma mayoritaria la absorción de luz? Qué ventajas ofrece respecto a un fotodiodo P/N clásico? b)- Calcule la capacidad de transición de esta estructura para V=50 V y compárela con la capacidad de transición de la misma estructura en ausencia de la zona I.

c)-si la capacidad de transición es el elemento capacitivo dominante y el fotodiodo está conectado a una carga de 50 Ω analice las limitaciones frecuenciales del circuito. d)-dé una expresión aproximada de la eficiencia cuántica para la misma tensión de polarización. Justifique las aproximaciones que haga Datos: Eg 1.1 ev, h = 6.62 10-34 J.s, c= 3 10 10 cm/s, kt/q= 25 mv ε= 10-12 F/cm, ni= 1.5 10 10 cm -3, W=350 µm 16 Se desea diseñar un fotodiodo P + N - N + en donde el grosor de las zonas P + y N + sea despreciable frente al de la zona N -. Como objetivo de diseño se pretende que en las condiciones de operación la zona de carga de espacio se extienda por toda la zona N -. a) Justifique en 5 líneas la pertinencia de dicho objetivo. b) Calcule el grosor de dicha zona N - para que una iluminación de λ= 620 nm (rojo) sea absorbida en un 85% suponiendo nulo el coeficiente de reflexión. c) Calcule el dopado necesario de la zona N - para que el objetivo perseguido se cumpla bajo una polarización de 10 V. d) Cuanto vale la capacidad equivalente del fotodiodo en estas condiciones de polarización. Suponiendo que la señal del fotodiodo ataca una carga de 50 Ω discuta las limitaciones frecuenciales del detector. e)para que longitudes de onda la eficiencia cuántica bajará por debajo del 10%. Sugerencia: busque en alguna referencia bibliográfica el coeficiente de absorción del Silicio en función de la longitud de onda de la luz incidente Datos: h = 6.62 10-34 J s; c = 3 10 10 cm /s, ε0 = 8.85 10-14 F/cm ; εr =12 q = 1.6 10-19 C 17- Sea un fotodiodo P + N zona P + de 1µm de espesor y zona N de 350 µm de grosor a)-proponga una expresión para la corriente fotogenerada en la zona de carga de espacio. Suponga iluminación monocromática de longitud de onda λ, coeficiente de reflexión R y flujo de fotones recibidos en la cara frontal (zona P + ) φ0. b)-cuantifique y proponga una expresión para la dependencia con la tensión aplicada de la corriente fotogenerada en la zona de carga de espacio. c)-de una expresión de la capacidad equivalente del fotodiodo en función de la tensión aplicada (dentro del margen de polarizaciones realista desde el punto de vista de las aplicaciones). d)-al analizar un fotodiodo, en primera aproximación, se supone la corriente generada independiente de la tensión aplicada. Hasta que punto es esta aproximación válida?. Varía en realidad a corriente fotogenerada con la tensión aplicada, en qué sentido? Justifique las afirmaciones que haga.

e)-en el extremo de la zona N existe un contacto óhmico y por tanto el exceso de minoritarios es nulo. Suponga que se crea una zona N + de 1µm de espesor entre la zona N y el contacto, la corriente fotogenerada tendría tendencia a aumentar o disminuir?. Justifíquelo. f)- Discuta las limitaciones frecuenciales del fotodiodo propuesto, Qué papel juega la capacidad de transición? Juega algún papel el tiempo de vida de los minoritarios en las características frecuenciales?. g)-teniendo en cuenta las respuestas a los apartados anteriores. Qué ventajas presenta la estructura PIN sobre el fotodiodo convencional? 18- Sea un fotodiodo P + N - N +. El dopado residual de la zona N - es de 10 14 cm -3. La anchura de la zona N - es de 50 µm. El dopado de la zona P + es de 10 19 cm -3, ε= 10-12 F/cm Se pide : a) A que tensión sería conveniente polarizarlo si deseamos que la zona de carga de espacio se extienda por toda la zona débilmente dopada b) Que capacidad presenta el fotodiodo en estas condiciones si el área es de 500 µm 2. 19 En el proceso de fabricación de un LED, sobre un sustrato de GaAs de tipo crecemos por epitaxia en fase líquida las capas siguientes: -2 micras de GaAs tipo N como capa buffer o tampón.(10 17 /cm3) -2 micras de Al 0.4 Ga0.6 As tipo N.(10 18 /cm3) -0.2 micras de GaAs tipo N (510 17 /cm3) -2 micras de Al0.4 Ga0.6As tipo P (10 18 /cm3) -3 micras de GaAs tipo P+(10 19 /cm3) a)- Explique brevemente la función de cada capa. b)-con los datos que se citan al final del enunciado dibuje el diagrama de bandas de la estructura. c)- En qué longitud de onda emitirá? d)- Explique razonadamente y de forma independiente cómo influirán en la potencia de luz emitida los siguientes factores: -Longitud de difusión de los portadores minoritarios en la zona activa. -Velocidad de recombinación superficial equivalente en la frontera de la heterounión isotipo. -Dopado de la zona activa. -Tiempo de vida de los portadores minoritarios, relaciónelo con la importancia relativa de los mecanismos de recombiación dominantes.

e)- Si las dos capas de Al 0.4 Ga 0.6 As fueran sustituidas por dos capas iguales de Al 0.2 Ga 0.6 As. Cómo se vería afectado el funcionamiento del dispositivo?. Razónelo. f)-supuesto que a este dispositivo se le dota de una cavidad resonante adecuada. Discuta las posibilidades de que se produzca emisión LASER Datos: GaAs: Afinidad electrónica (ev) 4.1; Gap (ev) 1,4; Concentración intrínseca (/cm3) 2 10 6 ; Densidad efectiva de estados banda de conducción (/cm3) 4.7 10 17.; Densidad efectiva de estados banda de valencia (/cm3) 7 10 18. Al 0.4 Ga 0.6 As : Afinidad electrónica (ev) 3.6 ; Gap (ev) 1.9; Concentración intrínseca (/cm3) 2 10 2 Constante de Planck h= 6.62 10-34 J.s Velocidad de la luz c= 3 10 10 cm/s k.t = 25 e-3 (ev) 20 Dibuje de forma simplificada el diagrama de bandas de la estructura siguiente correspondiente a un LED. -2 µm Al 0.4 Ga 0.6 As tipo P ( 10 18 cm-3). -0.2 µm GaAs tipo P ( 5 10 18 cm-3) -2 µm Al 0.4 Ga 0.6 As tipo N ( 10 18 cm-3) Datos: GaAs ; Afinidad electrónica 4.1 ev.; Gap 1.4 ev. Concentración intrínseca 2 10 6 cm-3; Densidad efectiva de estados en la banda de conducción 4.710 17 cm - 3 ; Densidad efectiva de estados en la banda de valencia 10 18 cm -3. Al 0.4 Ga 0.6 As;Afinidad electrónica 3.6 ev.; Gap 1.9 ev. Concentración intrínseca 210 2 cm -3 ; Densidad efectiva de estados en la banda de conducción 4.710 17 cm-3; Densidad efectiva de estados en la banda de valencia 10 18 cm -3. 21- Sea un diodo de heterounión que se quiere utilizar como LED. Zona N: Dopado 10 18 cm -3.Grosor 1 µm. Material Ga0.8Al0.2As. Ancho de banda prohibida 1.6 ev Zona P: Dopado 10 17 cm -3.Grosor 5 µm. Material GaAs. Ancho de banda prohibida 1.4 ev a) Donde tendrá lugar de forma predominante la recombinación radiativa b) Cuanto vale la potencia de luz emitida por unidad de superficie si la tensión de polarización es de 1 V.? Tener en cuenta la existencia de dos contactos óhmicos en los extremos c) Calcular un valor aproximado del redimiento definido como Potencia ópticaemitida/potencia consumida. Justifique las aproximaciones realizadas. d) Comente el resultado obtenido en el apartado anterior. Datos: kt/q= 0.025 V (300 K); ni(gaas) = 10 7 cm -3 ni(gaalas x=0.2) = 10 5 cm -3 ; L n =L p = 10 µm; τ n = 1µs; τ p =2µs

22- Sea la estructura siguiente: -2 µm Al 0.4 Ga 0.6 As tipo P ( 10 18 cm-3). -0.2 µm GaAs tipo P ( 10 18 cm-3) -2 µm Al 0.4 Ga 0.6 As tipo N ( 10 18 cm-3) GaAs ; Afinidad electrónica 4.1 ev.; Gap 1.4 ev. Concentración intrínseca 210 6 cm-3; Densidad efectiva de estados en la banda de conducción 4.710 17 cm-3; Densidad efectiva de estados en la banda de valencia 10 18 cm-3. Tiempo de vida de los minoritarios (electrones): 2ns. Longitud de difusión de los electrones 1µm. Al 0.4 Ga 0.6 As;Afinidad electrónica 3.6 ev.; Gap 1.9 ev. Concentración intrínseca 2 10 2 cm-3; Densidad efectiva de estados en la banda de conducción 4.710 17 cm- 3; Densidad efectiva de estados en la banda de valencia 10 18 cm-3. a)-evalúe de forma aproximada la tensión que se le debe aplicar para que se produzca emisión LASER. b)- Calcule de forma aproximada la densidad de corriente que circula para la polarización calculada en el apartado anterior, suponiendo que para valores de corriente justo por debajo de la corriente umbral todas las recombinaciones son espontáneas. Suponga una velocidad de recombinación nula en la interficie de la heterounión confinante. Razone todas las aproximaciones que haga. 23- Suponga un LED de doble heterounión. a) Explique brevemente la función de cada capa. Indique la longitud de onda de emisión (Datos: h=6.62 10-34 J.s; c=3 10 10 cm/s) b) Dibuje lo más exactamente posible el diagrama de bandas de la estructura. El tiempo de vida correspondiente a recombinaciones radiativas es en la zona activa de τ r =5 ns. El tiempo de vida correspondiente a recombinación SRH es de τ SRH = 10 ns. La velocidad de recombinación interficial en las fronteras Al x Ga 1-x As/AsGa la suponemos nula. En estas condiciones: c) Calcular el ancho de banda de modulación. τf. Qué significado tiene dicho parámetro? d) Cómo varía dicho parámetro al aumentar el nivel de inyección? Por qué? Nota: Si es posible dé una expresión cuantitativa. e) El tiempo de vida correspondiente a recombinación SRH varía con el dopado de la forma siguiente: τ SRH = 2 10 8 1 + N (s) 10 17 Siendo N el dopado de la zona en cuestión expresado en (cm -3 ). Dibuje la dependencia del ancho de banda de modulación con el dopado de la zona activa.

f) Razone como evolucionará la potencia óptica emitida ( a corriente constante ) con el dopado de la zona activa. 24- Suponga un LED de doble heterounión -2 µm Al 0.4 Ga 0.6 As tipo P ( 10 18 cm-3). -0.2 µm GaAs tipo P ( 5 10 17 cm-3) -2 µm Al 0.4 Ga 0.6 As tipo N ( 10 18 cm-3) a)suponiendo una velocidad de recombinación infinita en la interficie entre la zona activa y la zona de confinamiento. Calcule el rendimiento definido como Potencia óptica emitida/ Potencia eléctrica consumida. Justifique las aproximaciones que haga b) Repita el cálculo anterior pero ahora suponiendo velocidad de recombinación nula en la misma interficie. Justifique las aproximaciones que haga siendo cuidadoso con su aplicabilidad. Comente el resultado obtenido. Datos: GaAs ; Afinidad electrónica 4.1 ev.; Gap 1.4 ev. Concentración intrínseca 2 10 6 cm-3; t n =2 ns; L n = 2 µm Al 0.4 Ga 0.6 As;Afinidad electrónica 3.6 ev.; Gap 1.9 ev. Concentración intrínseca 2.10 2 cm -3 ; 25. Sea un diodo P + N. Sea el campo de ruptura E crit. a) Encontrar la expresión de la tensión de ruptura del diodo en función del dopado de la base. b) Encontrar la resistividad de la zona N en función de la tensión de ruptura. Le sugiere el valor encontrado algún comentario? c) Intente encontrar una nueva expresión de la tensión de ruptura imponiendo la condición de avalancha, es decir que la integral del coeficiente de ionización en la zona de carga de espacio sea igual a la unidad. Utilice para el coeficiente de ionización la expresión, donde E es el campo eléctrico expresado en V/cm: 35 7 α 1.8 10 E cm i / 26. Considere un diodo P + N. a) Realice una búsqueda bibliográfica de las condiciones de contorno utilizables en la zona N en muy alta inyección. b) A partir de lo anterior calcule la corriente que circula por el diodo en estas condiciones (suponiendo contacto óhmico en el extremo) Sugerencia: En un diodo P + N la corriente total es prácticamente sólo corriente de huecos inyectados en la zona N y por tanto podemos considerar J n =0.

27. Considere una estructura PN - N + que para simplificar puede ser considerada como PIN. En la zona intermedia tenemos corrientes de huecos y electrones importantes y por tanto se puede aplicar la ecuación de difusión ambipolar que deberá obtener de la bibliografia. Se pide obtener la distribución de portadores en la zona central. Justifique las aproximaciones que haga y los razonamientos efectuados. 28. Referente a la modulación de conductividad, comente los siguientes aspectos: a) Definición; b) Ventajas que se derivan de la adecuada utilización del fenómeno en dispositivos de potencia; c) Inconvenientes. 29. Establezca una clasificación entre los siguientes dispositivos de potencia: tiristores, MOS, transistores bipolares y tiristores GTO, atendiendo a los siguientes conceptos: margen de frecuencias, tensiones de ruptura soportadas y corrientes controlables (1 para el mayor, 4 para el menor). GTO MOS BJT Tiristor frec. V I 30. Sea el tiristor de la figura: 50 µm 100 µm 40 µm 10 µm A P1 N1 P2 N2 K G Dopados: P1=10 18 cm -3, P2=10 17 cm -3, N2=10 20 cm -3,. Otros datos: q =1.6 10-19 C, ε=10-12 F/cm, E crítico =10 5 V/cm. a) Calcule el valor de la tensión de ruptura en inversa del tiristor en función del dopado de la zona N1.

b) Suponga en lo sucesivo que el dopado de la zona N1 es 10 14 cm -3. Calcule el valor de β en el transistor P1N1P2. Datos: L pn1 = 200 µm, L np1 = 10 µm). Tenga en cuenta en el cálculo de la β la recombinación en la zona N1. c)- Qué es la β off del tiristor?. Calcúlela. Datos: β off =α 2 /(α 1 +α 2-1)), L np2 =80 µm. 31. Sea el tiristor de la figura: 50 µm 100 µm 40 µm 10 µm A P1 N1 P2 N2 K G Dopados: P1=10 18 cm -3, P2=10 18 cm -3, N2=10 20 cm -3,. Otros datos: q =1.6 10-19 C, ε=10-12 F/cm, E crítico =10 5 V/cm. a) Cuánto vale la tensión de ruptura en inversa del tiristor cuando el dopado de la zona N1 vale 10 13 cm -3? b) Repetir el cálculo anterior cuando el dopado de la zona N1 vale 10 15 cm -3. c) Cuanto vale la β del transistor P1N1P2? Para simplificar los cálculos suponga la distribución de minoritarios en la zona N1 lineal y la inyección en P1 desde N1 nula. Dato: L pn1 =200 µm. 32. Considere una estructura VDMOS típica. a) Describa cualitativamente el funcionamiento del dispositivo. b) Justifique la presencia de la difusión P +. c) Justifique la presencia del cortocircuito entre las zonas P + y N +. d) Justifique la presencia continua del óxido de puerta y del polisilicio por encima de la zona N. 33. Indicar si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas (V o F) I) En un MESFET disminuir el grosor de la zona activa Aumenta el valor de la tensión de pinch-off. II) En un MESFET disminuir el grosor de la zona activa aumenta el valor de

V DSAT para un mismo valor de V G. III) En un transistor MOS de canal N, aumentar el dopado del sustrato aumenta el potencial de sustrato φ B. IV) En un transistor MOS de canal N, aumentar el dopado del sustrato aumenta el valor absoluto de la carga almacenada en el volumen del semiconductor. V) Las uniones planas presentan una tensión de ruptura mayor que las uniones cilíndricas o esféricas. VI) Los transistores bipolares son más adecuados que los MOS para conectarse en paralelo y controlar mayores corrientes. VII) En un diodo PIN de potencia, la caida de tensión en la zona intrínseca, cuando ésta se encuentra en alta inyección, crece con la corriente que circula. VIII) En un diodo PIN de potencia, la tensión que es capaz de bloquear depende principalmente de los dopados de las zonas P y N y en particular del menor de ellos. IX) La modulación de conductividad acelera la conmutación en dispositivos bipolares de potencia. X) En un tiristor, los valores de las tensiones de ruptura en directa y en inversa son diferentes, siendo más pequeña la correspondiente a polarización directa. XI) En un diodo PN - N, aumentar el dopado de la zona N - aumenta la tensión de ruptura. XII) En un diodo PN - N, para conseguir bajas pérdidas óhmicas en conducción directa, es necesario que la longitud de difusión en la zona menos dopada sea grande en comparación con su longitud física. XIII) En un diodo PN - N es posible, mediante un adecuado diseño del dispositivo, conseguir que las pérdidas óhmicas en la zona menos dopada sean prácticamente independientes de la corriente circulante.