Semicondutores

UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO
DEPARTAMENTO DE ELETRÔNICA E SISTEMAS
Disciplina: Introdução aos Dispositivos Semicondutores
Prof. Joaquim F. Martins Filho
1a Lista de Exercícios.
Utilize: kB = 1,38 x 10-23 J/K, e = 1,6 x 10-19 C, kBT/e = 26 mV (à temperatura ambiente),
∈o = 8,85 x 10-12 F/m, h = 6,62 x 10-34 J.s
1) Num fio metálico de seção reta 1 mm2 circula uma corrente de 10A. Sabendo que a concentração de elétrons livres é 8,0 x 1022 cm-3, calcule:
a) A energia do nível de Fermi na aproximação de banda parabólica.
b) A velocidade de Fermi.
c) A velocidade de deriva.
d) Compare as velocidades encontradas acima e explique a diferença.
2) Num experimento de efeito Hall, como no diagrama abaixo, mede-se a tensão de Hall
VH = VAB = -100 µV e VCD = 15 mV. Dado que a espessura da barra semicondutora é t = 100 µm, a largura é w = 0,5 cm, o comprimento da barra é L = 1 cm, a corrente elétrica através da barra é Ix = 1 mA e o campo magnético aplicado é Bz = 10-1
Wb/m2, responda:
a) Qual o tipo de dopagem do semicondutor? Justifique.
b) Calcule a concentração do dopante no semicondutor.
c) Qual o semicondutor da barra (Si, Ge ou GaAs)?
d) Explique como se poderia fazer um sensor de campo magnético baseado no Efeito
Hall.

3) Uma pastilha de GaAs é dopada com impurezas doadoras com concentração 1016 átomos/cm3. Supondo que todas as impurezas estejam ionizadas, calcule (para temperatura ambiente):
a) A distância entre o nível de Fermi e o nível de Fermi intrínseco.
b) A resistividade da pastilha.
c) Qual a concentração do dopante que tornaria o semicondutor degenerado?
4) Uma amostra de Ge é dopada uniformemente com 5 x 1016 átomos de In por cm3.
Supondo que à temperatura ambiente (T = 300 K) todos os átomos estejam ionizados, calcule: a) A concentração de elétrons e buracos na amostra à temperatura ambiente.
b) A posição do nível de Fermi com relação ao nível de Fermi intrínseco.
c) A temperatura para a qual a amostra se torna