EXERCÍCIOS MATERIAIS ELETRICOS SEMICONDUTORES TIPO P E N

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MATERIAIS ELÉTRICOS
4a aula
		
	 
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	Exercício: CCE0252_EX_A4_201707283079_V1
	Matrícula: 201707283079
	Aluno(a): DEYVID OLIVEIRA DE AREDE
	Data: 14/10/2017 14:40:10 (Finalizada)
	
	 1a Questão (Ref.: 201707471678)
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	A concentração de elementos dopantes é um parâmetro essencial na fabricação de semicondutores extrínsecos. Identifique, entre as opções a seguir, aquela que identifica um fenômeno físico que pode fornecer esta informação. (CALLISTER, WILLIAM D. Jr. Materials Science and Engineering ¿ An Introduction, John Wiley & Sons, USA, 1997, Chapter 19).
 
		
	
	Lei de Ohm.
	 
	Efeito Tcherenkov.
	
	Efeito Fischer.
	 
	Efeito Hall.
	
	Efeito Joule.
	
	
	
	
	 2a Questão (Ref.: 201707471638)
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	A quantidade de buracos e elétrons em um semicondutor é uma função da temperatura a que este é submetido. Baseado no gráfico a seguir, no qual no eixo horizontal tem-se temperatura (oC e K) e no eixo vertical tem-se a condutividade elétrica (ohm.m) -1, podem-se observar curvas de evolução da condutividade de um semicondutor intrínseco de Silício, denominado no gráfico de intrinsic, e de dois semicondutores extrínsecos com concentrações de Boro de 0,0052% e 0,0013% (CALLISTER, WILLIAM D. Jr. Materials Science and Engineering - An Introduction, John Wiley & Sons, USA, 1997, Chapter 19).
 
 
 
 
 
 
Baseado no gráfico, podemos afirmar que:
 
		
	 
	A condutividade elétrica do semicondutor intrínseco diminui acentuadamente com o aumento da temperatura.
	
	A uma dada temperatura, quanto menor a concentração de Boro, maior será a condutividade do semicondutor.
	
	A 400oC aproximadamente, as condutividades elétricas dos semicondutores extrínsecos se igualam.
	
	As condutividades elétricas dos semicondutores extrínsecos e intrínsecos nunca se igualam.
	 
	A condutividade elétrica do semicondutor intrínseco aumenta acentuadamente com o aumento da temperatura.
 
	
	
	
	
	 3a Questão (Ref.: 201708038147)
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	Em 1951 o primeiro transistor, uma aplicação direta dos semicondutores, foi apresentado ao mundo comercial, porém somente em 1954 foi possível a produção em escala deste dispositivo eletrônico, após resolverem o problema de impurezas de ouro e cobre nas matrizes de silício e germânio, Com relação ao material motivador dos acontecimentos anteriormente descritos, os semicondutores, podemos afirmar que um grande número de modelagens físico-matemáticas foram desenvolvidas, entre as quais a que se refere a condutividade elétrica dos semicondutores extrínsecos tipo-p, na qual se expressa a predominância da concentração dos portadores de carga positiva, ou seja, dos buracos.
Com relação a esta expressão, qual das opções a seguir oferece a MELHOR representação.
		
	 
	ni | e | ( e+ b )
	
	n | e | e
	
	n | e | b p | e | e
	 
	p | e | b
	
	p | e | b n | e | e
	
	 Gabarito Comentado
	
	
	 4a Questão (Ref.: 201707471646)
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	Alguns componentes eletrônicos fazem uso de semicondutores extrínsecos e intrínsecos conjuntamente, sendo necessário que na temperatura de trabalho, o semicondutor intrínseco possua condutividade inferior a condutividade do extrínseco. No gráfico a seguir, no qual no eixo horizontal tem-se temperatura (oC e K) e no eixo vertical tem-se a condutividade elétrica (ohm.m) -1, podem-se observar curvas de evolução da condutividade de um semicondutor intrínseco de Silício, denominado no gráfico de intrinsic, e de dois semicondutores extrínsecos com concentrações de Boro de 0,0052% e 0,0013%. Baseado nestas informações, marque a opção correta. (CALLISTER, WILLIAM D. Jr. Materials Science and Engineering ¿ An Introduction, John Wiley & Sons, USA, 1997, Chapter 19).
Baseado no gráfico, podemos afirmar que:
 
 
 
		
	 
	Em nenhuma temperatura exposta no gráfico, haverá problemas de inversão de condutividade elétrica.
	
	A temperatura de 100oC, o componente eletrônico montado com os condutores intrínseco e extrínseco provavelmente apresentará problemas referentes a condutividade.
	
	A partir das informações expostas no gráfico, percebe-se que em todas as temperaturas a condutividade elétrica do semicondutor intrínseco é superior a dos semicondutores extrínsecos.
	 
	A temperatura de 100oC, o componente eletrônico montado com os condutores intrínseco e extrínseco provavelmente funcionará sem problemas referentes a condutividade.
	
	A temperatura de 100oC, o componente eletrônico terá que ser montado utilizando-se somente os condutores extrínsecos mostrados no gráfico.
	
	 Gabarito Comentado
	
	
	 5a Questão (Ref.: 201708038135)
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	Semicondutores, como a palavra sugere, podem apresentar comportamento condutor ou isolante, dependendo da temperatura de utilização, no caso de condutores intrínsecos. Entre os materiais mais utilizados com estas características, encontram-se o germânio, o silício e o arseneto de gálio. No intuito de entender o comportamento destes materiais, diversas teorias físicas foram criadas, introduzindo conceitos novos, como a mobilidade elétrica de elétrons, e, e de buracos, b.
Com relação ao conceito de mobilidade elétrica, assinale a opção CORRETA:
		
	 
	e < b
	
	e = b
	
	e =1/2 b
	
	e =2 b
	 
	e > b
	
	
	
	
	 6a Questão (Ref.: 201708038142)
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	A condutividade de um semicondutor varia com diversos parâmetros, entre os quais podemos citar a concentração de portadores de carga, a mobilidade destes portadores, o estado de deformação plástica do material e a temperatura, entre outros parâmetros. Com relação a dependência da temperatura em particular, tem-se que a condutividade varia segundo a expressão  = Cn T-3/2 e (-Eg/2kT), na qual "C" é uma constante associada ao material, "T" é a tempera em Kelvin, "Eg" é a "energia de gap" e "k" é a constante de Boltzmann, igual a 8,62 x 10-5 eV/K.
Com base na expressão anterior, PODEMOS afirmar que:
		
	 
	O efeito da condutividade na temperatura é desprezível, de tal forma que podemos considerá-la constante a medida que a temperatura aumenta
	
	A expressão apresentada possui um ponto de máximo, indicando que até determinada temperatura a condutividade aumenta, diminuindo logo depois
	 
	A medida que a temperatura aumenta, a condutividade diminui.
	
	A expressão apresentada possui um ponto de mínimo, indicando que até determinada temperatura a condutividade diminui, aumentando logo depois.
	
	A medida que a temperatura aumenta, a condutividade aumenta.
	
	 Gabarito Comentado
	
	
	 7a Questão (Ref.: 201707471657)
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	O tipo de carga predominante e a concentração das mesmas em um semicondutor (elétrons ou buracos) pode ser determinada através de um experimento chamado Efeito Hall. Deste experimento, obtém-se a constante de Hall, RH, que, por sua vez, está relacionada a n, quantidade de elétrons por m3 do semicondutor, por  n=(RH I e I)-1, onde  l e l =1,6.10 -19C.
Considerando-se um corpo de prova feito de Alumínio, com RH=-3,16 . 10 -11, determine a quantidade aproximada de portadores de carga (em módulo) por m3.
		
	 
	1,5 . 1025
	
	20 . 1030
	
	1,5 . 1026
	
	20 . 1015
	 
	2,0 1029.
	
	
	
	
	 8a Questão (Ref.: 201707893612)
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	Uma amostra de um determinado semicondutor a uma dada temperatura tem condutividade de 280(Ω.m)-1. Sabendo que a concentração de buracos é de 2 x 1020 m-3 e que a mobilidade de buracos e elétrons nesse material são respectivamente 0,09 m2/V.S e 0,28 m2/V.S, a concentração de elétrons é:
		
	 
	618,57 x 1019 m-3
	
	541,05 x 1019 m-3
	
	140,25 x 1019 m-3
	
	715,78 x 1019 m-3
	
	412,88 x 1019 m-3
	
	 Gabarito Comentado