Lista_Exercicios_2

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Lista de exercícios 2 - 2006/1 
 
EEL7051 – Materiais Elétricos – Laboratório – 2006/1 1/4
 
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA 
EEL7051 – Materiais Elétricos - Laboratório 
 
 
 
LISTA DE EXERCÍCIOS 
Experiências 6 a 9 
 
 
 
1) Explique o que é resistência de folha. 
 
2) Um fotodiodo quando iluminado gera uma corrente direta ou indireta? 
 
3) Explique o princípio de funcionamento dos diodos emissores de luz. 
 
4) Os semicondutores de silício emitem luz quando por eles circula corrente? 
 
5) Explique o princípio de funcionamento dos fotodiodos. 
 
6) Comente como pode ser medida, em laboratório, a potência gerada por um fotodiodo. 
 
7) O comprimento de onda da luz incidente sobre um fotodiodo afeta sua corrente reversa? 
 
8) Explique o que é um circuito CMOS. 
 
9) Esboce a curva ID x VGS para o transistor NMOS e para o transistor PMOS. 
 
10) Explique o funcionamento do inversor CMOS. 
 
11) Calcule a resistência de folha para os resistores da tabela abaixo. 
 
Nome Tipo Pinos Largura (W) Comprimento (L) Valor (Ω) Resistência de folha 
R1 Polysilicon 31 30 33 1584 1 k 
R2 Polysilicon 32 35 33 1584 1 k 
R3 NWELL 30 35 33 239 4,7 k 
R4 Polysilicon 36 37 64 1542 500 
R6 NWELL 28 29 40 520 10 k 
R7 Polysilicon 38 39 33 741 500 
 
12) Explique o que é efeito Hall. 
 
13) Explique os motivos que levam a resistência de um semicondutor variar com a 
temperatura. 
 
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EEL7051 – Materiais Elétricos – Laboratório – 2006/1 2/4
14) No ensaio dos resistores, a resistência aumentou com o aumento da temperatura. Explique 
a causa disso. 
 
15) Para o diodo usado no ensaio, de L = 84 μm e W = 84 µm, para aumentar sua capacidade 
de corrente, o que poderia ser feito? 
 
16) Explique o surgimento da barreira de potencial, ou camada de depleção numa junção PN. 
 
17) Esboce a curva de ID x Vd para um diodo de silício. 
 
18) Esboce a curva de ID x VGS obtida no laboratório para o MOSFET tipo intensificação. 
 
19) Comente a respeito dos tempos de atraso nas portas lógicas CMOS. 
 
20) Esboce a curva de resposta (Vo x Vi) para uma porta lógica CMOS, a alimentação do 
circuito é feita em 5 V. 
 
21) Foram medidas as resistências de resistores integrados (Chip 01), obtendo-se os dados da 
tabela abaixo. Determine a resistência de folha (
t
ρ ) para estes resistores. 
 
lR
t w
ρ ⋅= ⋅ resistividade;ρ = comprimento;l = espessura;t = larguraw = 
 
Resistor Resistência medida [Ω] 
Largura 
[μm] 
Comprimento 
[μm] 
Resistência de folha 
[Ω] 
R1 1120 30 840 
R2 1121 30 840 
R3 2250 30 1680 
R4 31,30 10 10150 
R5 1169 60 1680 
 
22) Comente a respeito da resistência de materiais condutores, isolantes e semicondutores. 
 
23) Um diodo sempre estará bloqueado ao ser polarizado reversamente? 
 
As questões a seguir foram retiradas da referência abaixo. Para respondê-las aconselha o uso 
do respectivo livro. 
[1] Dispositivos Eletrônicos e Teoria de Circuitos. Robert L. Boylestad e Louis 
Nashelsky – 8ª Edição. Editora Prentice Hall, 2004; 
 
24) Defina com suas próprias palavras semicondutor, resistividade, resistência de corpo do 
diodo e resistência ôhmica de contato. 
 
25) Seja a tabela de valores típicos de resistividade, dada a seguir. 
 
Condutor Semicondutor Isolante 
610 cmρ − Ω� (cobre) 50 cmρ Ω� (germânio) 350 10 cmρ ⋅ Ω� (silício) 
1210 cmρ Ω� (mica) 
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EEL7051 – Materiais Elétricos – Laboratório – 2006/1 3/4
a) Utilizando a tabela, determine a resistência de uma amostra de silício que tenha uma área 
de 1 cm2 e um comprimento de 3 cm. 
 
b) Repita o item (a) se o comprimento for de 1 cm e a área, de 4 cm2. 
c) Repita o item (a) se o comprimento for de 8 cm e a área, de 0,5 cm2. 
 
d) Repita o item (a) para o cobre e compare os resultados. 
 
26) Esboce a estrutura atômica do cobre e discuta por que ele é um bom condutor e como sua 
estrutura é diferente da do germânio e do silício. 
 
27) Defina com suas palavras o que significa material intrínseco, coeficiente de temperatura 
negativo e ligação covalente. 
 
28) Descreva a diferença entre os materiais semicondutores do tipo N e do tipo P. 
 
29) Descreva a diferença entre impurezas doadoras e aceitadoras. 
 
30) Descreva a diferença entre portador majoritário e minoritário. 
 
31) Descreva com suas próprias palavras as condições estabelecidas pelas situações de 
polarização direta e reversa em um diodo de junção PN e como elas afetam a corrente 
resultante. 
 
32) Compare as características de um diodo de silício e de germânio e determine qual você 
preferiria para a maioria das aplicações práticas. Dê alguns detalhes. Consulte a lista de 
diodos de um fabricante e compare as características de um diodo de germânio e de silício de 
especificações máximas semelhantes. 
 
33) Desenhe a construção básica de um JFET de canal P. 
 
34) Aplique a polarização apropriada entre dreno e fonte e esboce a região de depleção para 
VGS = 0 V para um JFET de canal P. 
 
35) Descreva com suas próprias palavras por que IG é efetivamente zero ampère para um 
transistor JFET. 
 
36) Por que a impedância de entrada de um JFET é tão alta? 
 
37) Por que o termo efeito de campo é apropriado para esse importante dispositivo de três 
terminais (JFET)? 
 
38) Qual é a principal diferença entre a construção de um MOSFET tipo intensificação e um 
MOSFET tipo depleção? 
 
39) Descreva resumidamente a operação básica de um MOSFET tipo intensificação. 
 
40) Para o circuito mostrado na figura a seguir, preencha adequadamente a tabela abaixo. 
 
 
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EEL7051 – Materiais Elétricos – Laboratório – 2006/1 4/4
Vi (V) 
Q1 
Ligado ou desligado? 
Q2 
Ligado ou desligado? 
Vo (V) 
0 
+5 V 
 
 
Figura 1 - Porta inversora CMOS. 
 
41) Considerando o circuito mostrado abaixo, responda as questões a seguir. 
 
 
Figura 2 - Circuito lógico com transistores NMOS e PMOS. 
 
a) Determine quais transistores estão desligados e quais estão ligados no circuito acima para 
uma entrada de: 
 
• 1 20V e 0 VV V= = ; 
• 1 25V e 5 VV V= + = + ; 
• 1 20V e 5 VV V= = + . 
 
b) Para o circuito da figura acima, complete a tabela a seguir. 
 
V1 (V) V2 (V) Vo (V) 
0 0 
0 +5 
+5 0 
+5 +5