SEMICONDUTORES TIPO P E N

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Prezado (a) Aluno(a),
Você fará agora seu EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO! Lembre-se que este exercício é opcional, mas não valerá ponto para sua avaliação. O mesmo será composto de questões de múltipla escolha (3).
Após a finalização do exercício, você terá acesso ao gabarito. Aproveite para se familiarizar com este modelo de questões que será usado na sua AV e AVS.
	
	
		
	
		1.
		A técnica mais utilizada para obtenção de semicondutores extrínsecos é a inserção de elementos ¿impureza¿ na rede cristalina do Silício, originando portadores de carga na forma de buracos, presentes nos condutores tipo-p, ou elétrons, presentes nos condutores tipo-n.
 (CALLISTER, WILLIAM D. Jr. Materials Science and Engineering ¿ An Introduction, John Wiley & Sons, USA, 1997, Chapter 19).
Considerando a figura a seguir, escolha a opção correta.
 
 
	
	
	
	
	A figura mostra a rede cristalina de um semicondutor intrínseco de Gálio.
	
	
	A figura mostra a rede cristalina de um semicondutor intrínseco de Germânio.
	
	
	A figura mostra a rede cristalina de um semicondutor extrínseco de Silício do tipo-p.
	
	
	A figura mostra a rede cristalina de um semicondutor intrínseco de Silício.
	
	
	A figura mostra a rede cristalina de um semicondutor extrínseco de Silício do tipo-n.
	
	
		
	
		2.
		Dos componentes eletrônicos que sugiram entre 1940 e 1950, talvez o transistor seja o mais utilizado; consiste de um componente microeletrônico fabricado com semicondutores intrínsecos e extrínsecos e utilizado na amplificação de sinais, substituindo o seu precursor da era das válvulas, o triodo. Nos primeiros anos da década de 50, os transistores eram fabricados com Silício, Gálio e Germânio, sendo este último abandonado em decorrência do melhor desempenho atingido com os transistores de Silício.
Considerando que a mobilidade elétrica dos portadores de carga e a condutividade elétrica de um semicondutor estão relacionadas por =n.l e l.e, calcule a condutividade de um semicondutor de Silício dopado com 1023 átomos por m3 de Fósforo, sabendo-se que l e l =1,6.10 -19C e .e = 0,14m2/V.s.
	
	
	
	
	2.240 (ohm.m) -1
	
	
	2.500 (ohm.m) -1
	
	
	11,43 (ohm.m) -1
	
	
	1.500 (ohm.m) -1
	
	
	2.000 (ohm.m) -1
	
	
		
	
		3.
		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:
 
 
 
	
	
	
	
	A temperatura de 100oC, o componente eletrônico montado com os condutores intrínseco e extrínseco provavelmente apresentará problemas referentes a condutividade.
	
	
	Em nenhuma temperatura exposta no gráfico, haverá problemas de inversão de condutividade elétrica.
	
	
	A temperatura de 100oC, o componente eletrônico terá que ser montado utilizando-se somente os condutores extrínsecos mostrados no gráfico.
	
	
	A temperatura de 100oC, o componente eletrônico montado com os condutores intrínseco e extrínseco provavelmente funcionará sem 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.
	
	
		
	
		4.
		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 mínimo, indicando que até determinada temperatura a condutividade diminui, aumentando logo depois.
	
	
	A medida que a temperatura aumenta, a condutividade diminui.
	
	
	A medida que a temperatura aumenta, a condutividade aumenta.
	
	
	A expressão apresentada possui um ponto de máximo, indicando que até determinada temperatura a condutividade aumenta, diminuindo logo depois
	
	
		
	
		5.
		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.
	
	
	
	
	20 . 1015
	
	
	1,5 . 1025
	
	
	2,0 1029.
	
	
	20 . 1030
	
	
	1,5 . 1026
	
	
		
	
		6.
		Semicondutores extrínsecos são obtidos através da inserção de elementos ¿impureza¿ na rede cristalina do Silício, originando portadores de carga na forma de buracos, presentes nos condutores tipo-p, ou elétrons, presentes nos condutores tipo-n.
(CALLISTER, WILLIAM D. Jr. Materials Science and Engineering ¿ An Introduction, John Wiley & Sons, USA, 1997, Chapter 19).
 
Considerando a figura a seguir, escolha a opção correta.
 
 
 
	
	
	
	
	A figura mostra a rede cristalina de um semicondutor extrínseco de Silício do tipo-n.
	
	
	A figura mostra a rede cristalina de um semicondutor intrínseco de Silício.
	
	
	A figura mostra a rede cristalina de um semicondutor intrínseco de Gálio.
	
	
	A figura mostra a rede cristalina de um semicondutor extrínseco de Silício do tipo-p.
	
	
	A figura mostra a rede cristalina de um semicondutor intrínseco de Germânio.
	
	
		
	
		7.
		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:
	
	
	
	
	412,88 x 1019 m-3
	
	
	541,05 x 1019 m-3
	
	
	140,25 x 1019 m-3
	
	
	715,78 x 1019 m-3
	
	
	618,57 x 1019 m-3
	
	
		
	
		8.
		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 400oC aproximadamente, as condutividades elétricas dos semicondutores extrínsecos se igualam.
	
	
	A uma dada temperatura, quanto menor a concentração de Boro, maior será a condutividade do semicondutor.
	
	
	As condutividades elétricas dos semicondutores extrínsecos e intrínsecos nunca se igualam.
	
	
	A condutividade elétrica do semicondutor intrínseco aumenta acentuadamente com o aumento da temperatura.
 
	
	
	A condutividade elétrica do semicondutor intrínseco diminui acentuadamente com o aumento da temperatura.