EXERCÍCIOS MATERIAIS ELETRICOS SEMICONDUTORES

Prévia do material em texto

MATERIAIS ELÉTRICOS
3a aula
		
	
	Lupa
	
	
	
Vídeo
	
PPT
	
MP3
	
	
	
	
	Exercício: CCE0252_EX_A3_201707283079_V1
	Matrícula: 201707283079
	Aluno(a): DEYVID OLIVEIRA DE AREDE
	Data: 21/09/2017 18:02:45 (Finalizada)
	
	 1a Questão (Ref.: 201707552514)
	 Fórum de Dúvidas (2)       Saiba  (1)
	
	A grande maioria dos metais são materiais cristalinos, ou seja, possuem seus átomos ¿dispostos¿ de forma periódica em uma rede tridimensional que se repete através de seu volume. Quando submetemos este tipo de material a um campo elétrico, os elétrons livres iniciam movimento orientado pela força elétrica que os compele. Baseado nestas informações, como denomina-se a velocidade desenvolvida essas partículas.
		
	
	Velocidade elétrica.
	
	Velocidade hiperstática.
	
	Velocidade quântica.
	 
	velocidade de deslocamento.
	
	Velocidade de arraste.
	
	
	
	
	 2a Questão (Ref.: 201707471630)
	 Fórum de Dúvidas (2)       Saiba  (1)
	
	A resistividade de um material é uma propriedade física intensiva e, portanto, não depende da forma do material e nem da quantidade em que este se apresenta. Contudo, esta propriedade varia com a temperatura e, para pequenas variações, podemos assumir que a resistividade obedece a expressão =0+T, onde 0 e  ao constantes.
Baseado nas informações anteriores, indique a forma geométrica que melhor indica a variação da resistividade com a temperatura.
		
	
	Círculo.
	
	Parábola.
	
	Elipse.
	
	Hipérbole.
	 
	Reta.
	
	
	
	
	 3a Questão (Ref.: 201708038138)
	 Fórum de Dúvidas (1 de 2)       Saiba  (1 de 1)
	
	Em 1947, pesquisadores da "Bell Telephone Laboratories" obtiverem em laboratório um dispositivo amplificador a partir da imersão de uma placa de silício em uma solução alcalina. Um mês depois, introduziram na placa de silício, o germânio em quantidades pequenas, como impureza, melhorando ainda mais o desempenho do dispositivo. Estava iniciada a era dos semicondutores extrínsecos. A tecnologia criada nesta época originou materiais constituídos de uma matriz "pura" de um determinado elemento com pequeníssimas quantidades de impurezas de outro elemento, como, por exemplo, uma matriz de Si, que apresenta quatro elétrons em sua última camada, com átomos de P inseridos, os quais possuem valência 5.
Com relação ao material descrito anteriormente, PODEMOS descrevê-lo como:
		
	
	Semicondutor extrínseco tipo-n de fósforo
	
	Semicondutor extrínseco tipo-p de fósforo
	
	Semicondutor intrínseco de silício
	 
	Semicondutor extrínseco tipo-n de silício
	
	Semicondutor extrínseco tipo-p de silício
	
	
	
	
	 4a Questão (Ref.: 201707471633)
	 Fórum de Dúvidas (2)       Saiba  (1 de 1)
	
	Do ponto de vista tecnológico,  a fabricação de transistores a partir de semicondutores dopados, foi estrategicamente decisivo para a evolução da eletrônica moderna. Os primeiros transistores apresentavam desempenho insatisfatório devido a impurezas como o Ouro e o Cobre, devido às precárias técnicas de refinamento da década de 1950. Foi somente em 1954, que um pesquisador da Bell Laboratories, William G. Pfann, engenheiro metalúrgico, desenvolveu um método adequado para a requerida purificação destes materiais (MEYER HERBERT W., A History of Electricity and Magnetism , Burnby Library, Connecticut, Norwalk, 1972, Chapter 17).
Com relação aos semicondutores, é possível afirmar que:
		
	
	Os semicondutores intrínsecos possuem impurezas que acrescentam portadores de carga negativas ou portadores de carga positivas.
	
	Qualquer impureza oriunda de elementos de boa qualidade servem para dopar semicondutores.
	
	A temperatura não altera as propriedades elétricas dos semicondutores.
	
	A concentração de impurezas determina se um semicondutor é extrínseco do tipo-n ou extrínseco do tipo-p.
	 
	A resistividade do semicondutor aumenta com a concentração de impurezas.
	
	
	
	
	 5a Questão (Ref.: 201707471622)
	 Fórum de Dúvidas (2)       Saiba  (1 de 1)
	
	Em semicondutores, devemos considerar que sempre que ¿criamos¿ uma carga negativa, automaticamente "criamos" uma carga positiva (lei da conservação das cargas), que está associada ao conceito físico de vazio (volume deixado pela saída do elétron), "buraco" ou, em inglês, hole.
A condutividade elétrica nos semicondutores intrínsecos é dependente da movimentação dos portadores de carga negativos (elétrons) e positivos (buracos) da seguinte forma: σ = N ІeІ µe + P ІeІ µh, onde σ é a condutividade elétrica do material (ohm.m)-1; onde N e P são as densidades de cargas negativas e positivas por volume (Número de cargas/m3), respectivamente І e І é o módulo da carga do elétron (1,6 x 10 -19 C), µe e µh são as mobilidades elétricas dos elétrons e dos buracos (m2/V m), respectivamente.
Considerando o exposto, pode-se afirmar que:
		
	
	A expressão σ = N ІeІ µe + P ІeІ µh é imutável e nunca deve ser aproximada para uma forma mais simplificada sob pena de alterar-se gravemente a precisão da condutividade.
	 
	Nos condutores intrínsecos, tem-se N=P e, portanto, pode-se escrever que σ = N ІeІ (µe + µh).
	
	Nos condutores extrínsecos do tipo-n, onde N é muito maior que P, pode-se aproximar a expressão por σ = P ІeІ µh.
	
	Nos condutores extrínsecos do tipo-p, onde P é muito maior que N, pode-se aproximar a expressão por σ = N ІeІ µh.
 
	
	Nos condutores intrínsecos, raramente tem-se N=P e, portanto, deve-se manter a expressão  σ = N ІeІ µe + P ІeІ µh.
	
	
	
	
	 6a Questão (Ref.: 201707471631)
	 Fórum de Dúvidas (2)       Saiba  (1 de 1)
	
	A resistividade de um material varia com a temperatura e, para pequenas variações, podemos assumir que a mesma obedece a expressão =0+T, onde 0 e  ao constantes. Para variações maiores de temperatura, a expressão da resistividade pode assumir a forma  =0+ T+T2 , onde 0 , b e são constantes.
Baseado nas informações anteriores, indique a forma geométrica que melhor indica a variação da resistividade com a temperatura no último caso citado.
		
	
	Reta.
	
	Círculo.
	
	Elipse.
	
	Hipérbole.
	 
	Parábola.
	
	
	
	
	 7a Questão (Ref.: 201707552587)
	 Fórum de Dúvidas (2)       Saiba  (1 de 1)
	
	Existem diversas formas de energia que percorrem a rede cristalina de um condutor metálico. Em um condutor que possui sua temperatura elevada, por exemplo, seus átomos apresentam alta energia térmica, o que aumenta amplitude de vibração dos mesmos. Quando estabelecemos um campo elétrico através do mesmo, os elétrons livres colidem com a estrutura atômica provocando ainda mais o aumento da amplitude vibracional. Como todos os átomos estão conectados através de ligações atômicas, o aumento da amplitude de vibração se transfere de um átomo para o outro, provocando o surgimento de uma onda de alta freqüência e energia quantizada denominada de fônon. (CALLISTER, WILLIAM D. Jr. Materials Science and Engineering: An Introduction, John Wiley & Sons, USA, 1997, Chapter 20). Com relação ao exposto, podemos afirmar que:
		
	
	Provavelmente a energia cinética dos elétrons será maior em material isolante sob campo elétrico de mesma intensidade ao aumentarmos a temperatura.
	
	Em um material condutor a energia cinética dos elétrons tende a zero.
	 
	Provavelmente a energia cinética dos elétrons será maior em material condutor campo elétrico de mesma intensidade ao aumentarmos a temperatura.
	
	Provavelmente a energia cinética dos elétrons será igual em material condutor e isolante quando submetidos a mesma diferença de potencial.
	
	Em um isolante a energia cinética dos elétrons tende ao infinito.
	
	
	
	
	 8a Questão (Ref.: 201707471635)
	 Fórum deDúvidas (2)       Saiba  (1 de 1)
	
	Com o advento da tecnologia dos semicondutores, durante a década de 40, o transistor não só substituiu os tubos a vácuo, mas tornou possível a miniaturização dos componentes eletrônicos, originando um ramo inteiramente novo da Eletrônica denominado Microeletrônica.
Com relação aos semicondutores, podemos afirmar:
		
	
	A condutividade elétrica de um semicondutor expressa a facilidade de transporte de cargas elétricas somente se o semicondutor for intrínseco, ou seja, puro.
	 
	Mobilidade elétrica é uma grandeza que representa a facilidade de transporte de cargas elétricas somente nas junções P-N.
	 
	A obtenção de um semicondutor extrínseco exige técnicas de inserção de ¿impurezas¿ de difícil execução denominadas dopagem.
	
	Na eletrônica presente em microprocessadores, são utilizados somente semicondutores extrínsecos.
	
	Considera-se que o elétron desloca-se na velocidade de 20m/s aproximadamente em um processo de condução de carga no interior de um condutor tipo-p.
	
	 Gabarito Comentado