Übungsaufgabe 5 - mEmS-Labor, Elektronische Schaltungen

Hochschule Niederrhein
Lehrgebiet mikroELEKTRONIK und mikroSYSTEME (Fb 3)
Prof. Dr.-Ing. Jürgen Büddefeld
[email protected] oder [email protected]
Übungsaufgaben zur Vorlesung
"Mikroelektronik“ und
"Elektronische Bauelemente und Ihre Technologie“
Übungsaufgabe 1
1. Berechnen Sie die Löcherdichte für intrinsisches Si bei Raumtemperatur, T = 200 K und 400K.
2. Berechnen Sie die Anzahl der Si-Atome/cm³ im Si-Kristall. Si hat eine Dichte von 2,33g/cm³ und ein
relatives Atomgewicht von 28,08 (bezogen auf 1/12 C12 mit 1,661x10-24 g).
3. Jedes wievielte Si-Atom hat im Hinblick auf die Ergebnisse von 1. ein Valenzelektron abgegeben?
Übungsaufgabe 2
1. Berechnen Sie den Widerstand eines Si-Würfels von 1 µm³ aus eigenleitendem Si (T= 300K).
2. Berechnen Sie diesselbe Aufgabe für eine Dotierung mit NA = 1016/cm³.
Übungsaufgabe 3
1. Berechnen Sie den Driftstrom durch einen Si-Quader mit A = 5 . 5 µm² und d = 1 µm. Die Dotierung
ist NA = 5 . 1017 cm-3. Die Spannung beträgt 2 V.
2. Die kritische Feldstärke beträgt in Silizium 105 V/cm. Wie groß darf die Spannung U dann maximal
werden? Wie groß ist dann der Driftstrom?
Übungsaufgabe 4
Es wird wieder ein Si-Quader mit A = 5 . 5 µm² und d = 1 µm betrachtet. Die Dotierung ist NA = 1017 cm-3
und die Beweglichkeit der Elektronen µn = 750 cm2/VS.
Auf der linken Seite wird eine Überschussdichte von 1014/cm3 Elektronen injiziert, die durch den Quader
diffundieren und auf der rechten Seite abgesaugt werden. Gehen Sie von einem linearen KonzentrationsGradienten aus (die Rekombination wird vernachlässigt).
Berechnen Sie den Diffusionsstrom!
Übungsaufgabe 5
1. Berechnen Sie die Potentialbarriere für einen pn-Übergang bei T= 300 K und NA = 1015 cm-3 , ND
= 1017 cm-3 sowie für NA = 1017 cm-3 und ND = 1017 cm-3.
257771640, 06.04.17
HS Niederrhein, mikroELEKTRONIK und mikroSYSTEME (Fb3)
www.mEmSLab.de
 Prof. Dr. J. Büddefeld 1998-2005
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Übungsaufgaben zur Vorlesung Elektronische Schaltungen/Elektronik (ELK)
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2. Wie groß ist die Raumladungszone?
Übungsaufgabe 6
Die Diode 1N4009 hat einen Sperrstrom von 100 nA bei UD=-25 V und einen Durchlassstrom von 30 mA
bei UD=0,7 V.
Berechnen Sie den Kleinsignal-Leitwert gD für einen Durchlassstrom von 10 mA!
Anmerkung: Die verwendete Diodengleichung lautet ID=IRS(exp(UD/nUT)-1).
Übungsaufgabe 7
UCC
1. Berechnen Sie die Kleinsignal-Spannungsverstärkung
der abgebildeten Emitterschaltung aus dem
Ersatzschaltbild. Wählen Sie das - oder T-
R2
R3
R1
R4
Cak
rG
Ersatzschaltbild und begründen Sie die Wahl (Merke:
Cek
R4>>rE).
2. Bestimmen Sie den Eingangswiderstand aus dem
uG
ue
RL
Ersatzschaltbild.
Übungsaufgabe 8
Die Diode 1N4148 in der abgebildeten
Schaltung ist eine Reihenschaltung aus einer
idealen Diode und einem Bahnwiderstand
von 100 , der Korrekturfaktor ist n= 1,5.
1. Zeichnen Sie das Gleichstrom
Ersatzschaltbild.
2. Bestimmen Sie überschlägig die Klemmenspannung der Diode D1 und den Widerstand R1 (E12)
für einen Diodenstrom ID= 2 mA.
3. Überprüfen Sie Ihre Dimensionierung durch Iteration (Formel und Zwischenergebnisse für jeden
Iterationsschritt). Welche Werte erhalten Sie demnach für die Klemmenspannung der Diode und
ID?
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