Tentamen i Komponentfysik ESS030, ETI240/0601 och FFF090

Storlek: px
Starta visningen från sidan:

Download "Tentamen i Komponentfysik ESS030, ETI240/0601 och FFF090"

Transkript

1 Tentamen i Komponentfysik ESS030, ETI40/0601 och FFF090 Hjälpmedel: TEFYMA, ordlista, beteckningslista, formelsamlingar och räknare. Max 5p, för godkänt krävs 10p. Om inget annat anges, antag att det handlar om kisel (Si) och rumstemperatur (300K). Använd materialparametrar från formelsamlingen om de inte ges i uppgiften. Anta dessutom att bandgap, rörligheter och effektiva tillståndstätheter är oberoende av temperaturen om inget annat anges. Extra data för Diamant (C): N V = m -3 och N C = m -3. Om du inte lyckas räkna fram värden som behövs för efterföljande uppgift kan du anta/gissa värden för att lösa uppgiften, men det måste framgå att du har gjort det och du måste motivera ditt val av värden! OBS! Svaren på utredande frågor måste motiveras! För att få full poäng på beräkningsuppgifterna krävs: Kort motivering av val av ekvation(er). (En till två meningar räcker oftast) (Max 5% avdrag) Lista alla ingående värden. (Max 5% avdrag) Sätt in värden i den slutliga ekvationen. (Max 5% avdrag) Svar med enhet! (5% avdrag) Halvledare [7,5p]: a) Beskriv skillnaden mellan metall å ena sidan och halvledare och isolator å andra sidan med hjälp av bandmodellen. [1p] b) Beräkna den intrinsiska laddningsbärarkoncentrationen i Diamant (C) och Germanium (Ge) vid 300 K. [1p] (Om du inte får fram det här värdet så använd 10-0 m -3 för diamant och tabellvärdet för germanium i fortsättningen) c) Beräkna Fermi-nivåns läge relativt valensbandskanten i diamant respektive germanium dopat med donatorer (N D = m -3 ) respektive acceptorer (N A = m -3 ) (OBS! fyra separata beräkningar). [1,5p] d) Vad händer med Fermi-nivåns läge för n-typmaterial om temperaturen ökar (ökar minskar eller är den oförändrad - förklaring krävs)? [1p] e) Vid vilken temperatur övergår den n-dopade diamanten ovan till att vara intrinsisk? [0,5p] f) Vid vilken temperatur händer samma sak för n-typ germanium med samma dopningskoncentration? [0,5p] g) Vilken typ av dopning och hur stor koncentration behövs för att få Fermi-nivån att ligga precis på valensbandskanten i diamant respektive germanium? [1p] h) Om de två materialen i (g) förs ihop och linjerar upp med Ferminivåerna, hur stora är stegen från germanium till diamant i valens- respektive ledningsbandet? [1p] Dioder [5,5p] a) Beskriv uppkomsten av den inbyggda spänningen (U bi ) i en pn-övergång? [1,5p] b) Härled ett uttryck för U bi som funktion av temperatur och bandgap. [1,5p] Vi har två dioder med en utsträckning av de neutrala områdena (W p & W n ) på 5,0µm vardera, en area på 0,80 mm och en dopning av N A =1, m -3 respektive N D =5, m -3. m=1. Den ena är gjord av germanium och den andra av diamant. c) Beräkna den inbyggda spänningen för båda dioderna. [1p] d) Betrakta en diod där n-sidan består av germanium och p-sidan av diamant. Borste från hur själva materialövergången ser ut. Hur stort är skillnaden i energi mellan valens- respektive ledningsbandet över övergången? [1,5p] Var god vänd!

2 Bipolärtransistorn (6,5p.): a) Beskriv strömmarna i en bipolär npn-transistor i aktiv mod i: emittern, basen, kollektorn och bas-kollektorövergången i termer av typ av ström (diffusion/drift), drivkraft och typ av laddningsbärare. Ange riktning på ström och i vilken riktning laddningsbärarna rör sig. [1,5p] b) Hur uppkommer bas- respektive kollektorströmmen i normal mod, d.v.s. vad är mekanismerna bakom strömmarna? [1p] En bipolär transistor av kisel: Emittern är,5µm lång med en dopningskoncentration, N D =1, m -, basen är 1,0µm lång med en dopningskoncentration, N A =1, m -3 och kollektorn är,5µm lång med en dopningskoncentration, N D =1,0 10 m -, Basemitterspänningen är 0,7V och baskollektorspänningen är -10V. Arean är µm. c) Hur stora är diffusions- respektive utarmningskapacitanserna i basemitterövergången? [p] d) Hur stor är diffusionskapacitansen i baskollektorövergången i inverterad mod (D.v.s. U BE =-10V och U BC =0,7V)? [p] [Tips! Fundera igenom vilka strömmar som ger upphov till diffusionskapacitansen i baskollektorövergången och vilken ström som dominerar i inverterad mod.] MOSFET (5,5p.) Betrakta en MOSFET på ett p-substrat. a) Vad är kravet på inversionskanalen vid tröskeln till stark inversion i termer av Fermi-nivån relativt bandkanterna på ytan och vad gäller då för laddningsbärarkoncentrationen på ytan? [1p] b) Vilken typ av laddningsbärare står för strömtransporten i inversionskanalen? [förklaring krävs] [0,5p] c) Beskriv inversionskanalen i det linjära området, i mättnadsområdet och under tröskelspänningen? [1,5p] Betrakta en ideal (U fb = 0) germanium MOSFET med N A =1, m -3 med en oxidtjocklek, t ox =0,10 µm. Dessutom är Z=100 µm och L=10 µm. Obs! Oxiden är kiseldioxid! d) Beräkna tröskelspänningen. [1p] e) För en gatespänning 3,0 V över tröskelspänningen (U GS = U th +3), hur stor ström går det genom MOSFET:en vid en drain-source-spänning (U DS ) på 0; 1,0;,0; 3,0; 4,0; 5,0 volt? [1,5p] Lycka till, Anders Eftersom det är en omtentamen med ett fåtal personer så kommer resultatet att skickas ut med e- mail till den adress du anmälde dig från. Om du vill ha resultatet till en annan adress så måste du skriva en tydlig adress på framsidan! Underkänt resultat nära godkänt ( 8p) ger en möjlighet att göra en komplettering. Den består av att lösa hela tentamen + en extra uppgift som hemtentamen på två veckor. Efter inlämning redovisas lösningarna muntligt. Om du är intresserad, skriv din e-postadress på omslaget.

3 Facit till tentamen a) b) Diamant: n i = 4, m -3 ; Ge: n i = 1,9, m -3 (kt = 0,059 ev) c) Diamant: n-typ: E F = 5,4 ev och p-typ: E F = 0,15 ev, över valensbandet Ge: n-typ: E F = 0,48 ev och p-typ: E F = 0,11 ev, över valensbandet. d) Minskar, men varför? e) T = 3600 K f) T = 530 K g) Diamant: N A = 3, 10 5 m -3 ; Ge: N A = 8, 10 4 m -3 h) E V = 0 ev och E C = 4,80 ev *************** a) b) c) Diamant: U bi = 5,1 V och Ge: U bi = 0,37 V. d) E V = 0,33 ev och E C = 5,13 ev. ***************** a) b) c) C j = 0,55 nf och C Diff = 0,91 nf (1,14 nf om man räknar med basströmmen också) d) C Diff = 3 nf (I B dominerar) ****************** 4a) b) c) d) U th = 0,46 V e) U DS [V] I DS [ma] ,3 5,4 3 6,1 4 6,1 5 6,1 Uppdaterad [3] Anders Gustafsson

4 Lösningar till tentamen a) Skillnaden mellan metall å ena sidan och halvledare och isolator å andra sidan ligger i bandgapet. För metallen är det översta bandet inte helt fyllt, eller så finns det ett överlapp i energi mellan det överst fyllda och det nederst tomma bandet. Det gör att det behövs mycket liten energi (jämfört med den termiska energin) för att lyfta en elektron upp till tillstång där elektronerna är rörliga. Både isolatorn och halvledaren har ett helt fyllt band och bandet över är helt tomt, där banden är separerade med ett bandgap. Det gör att det behövs mycket energi (jämfört med den termiska energin) för att lyfta en elektron till ett tillstånd där elektronerna är rörliga. Skillnaden mellan isolator och halvledare är storleken på bandgapet. Ett litet bandgap betyder att en del elektroner kan ta sig över bandgapet och ge en viss ledningsförmåga. I en isolator är bandgapet så stort at bara ett fåtal elektroner kan ta sig över ledningsbandet. vilket i princip inte ger någon ledningsförmåga alls. 1 (a) 1 (a) 1 (a) 1 (a) 1 (a) 1 (a) 1 (a) 1 (a) 1 (a) b) Den intrinsiska laddningsbärarkoncentrationen ges av: ( ) e E g kt n i = N c N v Med insatta värden för diamant ger det: n i = e 5,47 0,059 = 4, m -3 = 4, m -3 Med insatta värden för germanium ger det: 0,67 n i = 1, , e 0,059 = 1, m -3 = 1, m -3 Det är ganska nära tabellvärdet på, m -3, vilket talar för att det är rätt räknat. 1 (b) 1 (b) 1 (b) 1 (b) 1 (b) 1 (b) 1 (b) 1 (b) 1 (b) c) Fermi-nivåns läge relativt valensbandkanten ges av: ( ) E F = E V + E g + kt ln N D n i ( ) E F = E V + E V kt ln N A n i för n-typ, och för p-typ. Diamant: Med insatta värden ger det för n-typen: E F = E V + 5,47 + 0,059 ln , = 5,433 ev = 5,4 ev och för p-typen: E F = E V + 5,47 0,059 ln , = 0,1490 ev = 0,15 ev Diamant: N V = m -3 N C = m -3 E g = 5,47 ev Germanium: N V = 1, m -3 N C = 6, m -3 E g = 0,67 ev kt = 0,059 ev N A = m -3 N D = m -3 kt = 0,059 ev Diamant: E g = 5,47 ev Från (b) n i = 4, m -3 Germanium: E g = 0,67 ev Från (b) n i = 1, m -3 Uppdaterad [4] Anders Gustafsson

5 Lösningar till tentamen Germanium: Med insatta värden ger det för n-typen: E F = E V + 0,67 + 0,059 ln , = 0,4790 ev = 0,48 ev och för p-typen: E F = E V + 0,67 0,059 ln , = 0,1133 ev = 0,11 ev 1 (c) 1 (c) 1 (c) 1 (c) 1 (c) 1 (c) 1 (c) 1 (c) 1 (c) d) När temperaturen ökar så ökar termen k T, samtidigt som den intrinsiska laddningsbärarkoncentrationen ökar: E F = E V + E g + kt ln N D E g = E F = E V + E g + kt ln N D + E g N V N C = N V N C e kt N E F = E V + E g + kt ln D N V N C För att kontrollera att vi har gjort rätt så kan vi sätta in värdena från 1(c): 5 10 E F = E V + 5,47 + 0,059 ln 1 = 5,433 = 5,4 ev Vilket ju är samma svar som i (c) så det verkar som om vi har gjort rätt. Den enda termen som beror på temperaturen är det explicita temperaturberoendet i den tredje termen. Eftersom N D är mindre än roten ur N V N C så är ln-termen negativ, vilket innebär att den tredje termen blir mer negativ ju högre temperaturen är. Fermi-nivån minskar alltså med ökande temperatur, och närmar sig därför den intrinsiska Fermi-nivån. OBS! Ekvationen gäller bara för en n-dopad halvledare, d.v.s. när N D >> n i. 1 (d) 1 (d) 1 (d) 1 (d) 1 (d) 1 (d) 1 (d) 1 (d) 1 (d) e) För att ta reda på vid vilken temperatur n-dopad diamant går över till att vara intrinsiskt behöver vi ta fram den temperatur, T i, där n I = N D. E g kt i N D = ( N c N v ) e E g => = ln N D kt i ( N c N v ) => T i = E g N ln D k ( N c N v ) 5, Med insatta värden blir det: T i = 8, ln , T i = 8, ln = 369,4 K = 3600 K N V = m -3 N C = m -3 E g = 5,47 ev k = 8, ev/k Uppdaterad [5] Anders Gustafsson

6 Lösningar till tentamen f) På samma sätt övergår n-typ germanium till att vara intrinsiskt vid en temperatur av: 0, T i = 8, ln 1, , = = 57,6 = 530 K N V = 1, m -3 N C = 6, m -3 E g = 0,067 ev k = 8, ev/k 1 (f) 1 (f) 1 (f) 1 (f) 1 (f) 1 (f) 1 (f) 1 (f) 1 (f) g) För att få Fermi-nivån att ligga precis vid valensbandskanten så behöver man p-typ material. Då ges Fermi-nivån av: ( ) E F = E V + E g kt ln N A n i För att ta fram vid vilken koncentration av acceptorer som behövs för en given Fermi-nivå så måste vi skriva om ekvationen som: N A = n i exp E g kt För diamant ges koncentrationen av: N A = 4, ,47 exp = 3, = 0,059 = 3, 10 5 m -3 kt = 0,059 ev Diamant: E g = 5,47 ev Från (b) n i = 4, m -3 Germanium: E g = 0,67 ev Från (b) n i = 1, m -3 För germanium ges koncentrationen av: N A =1, ,67 exp = 8, = 8, 10 4 m -3 0,059 1 (f) 1 (f) 1 (f) 1 (f) 1 (f) 1 (f) 1 (f) 1 (f) 1 (f) h) Eftersom Fermi-nivåerna i båda materialen ligger vid valensbandkanterna och förutsättningen var att de två materialen linjerar med just Fermi-nivåerna så följer att steget mellan valensbanden är just 0 ev. Då följer också att hela skillnaden i bandgap ligger i ledningsbandet och då har vi ett steg som är E g : ΔE C = E gc E gge = 5,47-0,67 = 4,80 ev * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * a) Den inbyggda spänningen i en pn-övergång uppkommer genom att det finns olika koncentrationer av fria positiva (p-sidan) och fria negativa (n-sidan) laddningar. Det gör att laddningsbärare från ena sidan tar sig över till den andra sidan. När en elektron och ett hål stöter på varandra så sker rekombination och båda försvinner. Det enda som blir kvar är en negativt laddad acceptor på p-sidan och en positivt laddad donator på n-sidan. Det gör att man får ett tunt skikt med nettoladding kring övergången från p- till n-typ. Nettoladdningen ger, likt laddningen på en kondensator upphov till ett elektriskt fält vilket i sin tur ger upphov till en spänning, den inbyggda spänningen. Uppdaterad [6] Anders Gustafsson

7 Lösningar till tentamen b) Den inbyggda spänningen ges enligt formelsamlingen av: U bi = U t ln N A N D n i Där dopningskoncentrationerna är oberoende av temperaturen, och de övriga två termerna beror på temperaturen: U t = k T kt e Man kan skriva om uttrycket: U bi = k T e ln ( N A N D) k T e ln n i U bi = k T e ln ( N A N D) k T e ln N C N V e och n i = N c N v e E g U bi = k T e ln N A N D k T ln e N C N V e U bi = E g e + k T e ln N A N D N C N V ( ) vilket med n i blir: E g kt = E g kt = c) Den inbyggda spänningen för en diod ges av: U bi = U t ln N A N D Diamant: n Från 1(b): i n Vi behöver alltså den intrinsiska laddningsbärarkoncentrationen, och vi i = 4, m -3 E hämtar den från uppgift 1(b). Vi kan nu räkna ut den inbyggda spänningen: g = 5,47 ev kt = 0,059 ev U t = 0,059 V U bi = 0,059 ln [ 4, ] = 5,094 = 5,1 V N A = 1, m -3 N D = 5, m -3 Värdet är betydligt högre än värdet runt 1 V som vi har för en kiseldiod. 5,1 V är trots allt mindre än motsvarande bandgap på 5,47 ev, vilket gör att det är ett rimligt värde. På samma sätt räknar vi ut den inbyggda spänningen för motsvarande germaniumdiod: U bi = 0,059 ln [ 1, ] = 0,3656 = 0,37 V Germanium: Från 1(b) n i = 1, m -3 E g = 0,67 ev U t = 0,059 V N A = 1, m -3 N D = 5, m -3 Uppdaterad [7] Anders Gustafsson

8 Lösningar till tentamen d) Vi har en diod där som består av p-typ diamant (N A = 1, m -3 ) och n-typ germanium (N D = 5, m -3 ). Eftersom det är samma material och dopning som i 1c så kan vi hämta Fermi-nivåerna från den uppgiften. Skillnaden i valensbandet ges av skillnaden i Fermi-nivåerna: Från 1(c) E F (C) = 0,1490 ev E F (Ge) = 0,479 ev ΔE V = E FGe E FC Med insatta värden blir det: E V = 0,479-0,1490 = 0,3994 = 0,33 ev Skillnaden i ledningsbandet är lite mer komplicerad och kan räknas ut på ett par olika sätt. Det enklaste sättet är att räkna ut skillnaden i Fermi-nivåerna, relativt ledningsbandet: ( ) ΔE C = E gge E FGe E gc E FC E C = 0,67-0,479 -(5,47-0,1490 ) = 5,199 = 5,13 ev * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * a) I en bipolär transistor finns det både elektronströmmar och hålströmmar. I en npn-transistor är den enklaste strömmen basströmmen som består av en hålström. Den börjar med att hål kommer från baskontakten och går till utarmningsområdet mellan bas och emitter med driftström. Hålen injiceras i emittern, där de ger upphov till en diffusionsström mot emitterkontakten. Elektroner kommer från emitterkontakten och går till utarmningsområdet mellan bas och emitter med driftström (strömmen går i motsatt riktning). I basen rör sig elektronerna med diffusion från bas-emitterövergången till bas-kollektorövergången (där diffusionsströmmen går i motsatt riktning). I bas-kollektorövergången drivs elektronerna till kollektorn med hjälp av ett elektriskt fält (återigen går strömmen i motsatt riktning). Slutligen går elektronerna med hjälp av driftström från bas-kollektorövergången till kollektorkontakten (strömmen går i motsatt riktning). Elektronströmmen går från kollektorkontakt till emitterkontakt, där elektronerna rör sig i motsatt riktning. Strömmen är drift i kollektorn, drift i bas-kollektorövergången, diffusion i basen och slutligen drift i emittern. Hålströmmen går från baskontakten till emitterkontakten, där hålen rör sig i samma riktning. Strömmen är drift i basen och diffusion i emittern b) Basströmmen uppkommer genom att bas-emitterövergången framspänns och därigenom sker det en injektion av hål från basen till emittern. Överskottshålen ger upphov till en koncentrationsgradient av hål i emittern, vilket ger upphov till en hålström från bas till emitter. Kollektorströmmen uppkommer genom att bas-emitterövergången framspänns och därigenom sker det en injektion av elektroner från emittern till basen. Överskottselektronerna ger upphov till en koncentrationsgradient av elektroner i basen. Elektronerna tar sig sedan över den backspända baskollektorövergången till kollektorkontakten. Det ger upphov till en elektronström från kollektor till emitter, kollektorströmmen. (Emitterströmmen är summan av bas- och kollektorströmmarna.) Uppdaterad [8] Anders Gustafsson

9 Lösningar till tentamen c) De två kapacitanserna har olika orsaker. Den i någon må enklaste är utarmningskapacitansen, som beror på själva bas-emitterövergången och vilken spänning som ligger över den: C je = A ε r ε 0 d tot A ε r ε 0 d pb Där d pb ges av: d pb = d pn = ε r ε 0 + p ( U e N bi U BE ) AB Vilket innebär att vi måste räkna ut den inbyggda spänningen: U bi = U t ln N AB N D E n i U BE = 0,7 V A =, m N DE =1, m 3 N AB =1, m 3 W B = 1, m W E =, m U t = 0,059 V n i = 1, m -3 ε 0 = 8, F/m ε r = 11,8 e = 1, As µ n = 0,135 m /Vs µ p = 0,045 m /Vs Med insatta värden: U bi = 0,059 ln = 0,8945 = 0,89 V Då blir utsträckningen: 11,8 8, d pb = 1, ,8945 0,7 10 Vilket slutligen ger en kapacitans på: C je =, , , = 5, F = 0,55 nf ( ) = 4, m För att beräkna diffusionskapacitansen så måste vi först beräkna strömmarna. Eftersom det är en asymmetrisk övergång så behöver vi egentligen bara beräkna kollektorströmmen. Den ges av: U BE U t I C = e A U t µ n n i e W B N AB Vilket med insatta värden är: I C = 1, , ,059 0, e 0,7 0,059 = 1, A = 0,16A Diffusionskapacitansen ges då av: C diff I C U W B t µ n Vilket med insatta värden ger: C diff 1, ,059 = 9, F = 0,91 nf 0,135 För att vara på den säkra sidan så kan vi snabbt kontrollera att basströmmens bidrag till diffusionskapacitansen verkligen är försumbar: Förstärkningen ges av β = µ n N D E W E µ p N AB W B Uppdaterad [9] Anders Gustafsson

10 Lösningar till tentamen Uppdaterad [10] Anders Gustafsson Vilket med insatta värden ger: β = 0, , , = 3 10,5 = 75 Basströmmen är alltså 75 gånger lägre än kollektorströmmen. Bidraget till diffusionskapacitansen är då: C diffbasström I C β U W E t µ p Vilket med insatta värden ger: C diff 1, , ,059 =, F = 0,3 nf 0,045 Vilket är en fjärdedel av bidraget från kollektorströmmen. Det gör att kapacitansen egentligen inte är försumbar, Den totala diffusionskapacitansen ges därför av summan av de två bidragen: C Diff = 0,91 + 0,3 = 1,14 nf d) I inverterad mod ges bas strömmen av: U BC U t I B = e A U t µ p n i e W C N DC Med insatta värden ger det: I B = 1, , ,059 0, , e 0,7 0,059 =, W B = 1, m W C =, m A = 0,A U t = 0,059 V Vilket i sin tur ger en diffusionskapacitans: n i = 1, m -3 C diff, , e = 1, As 0,059 =, F = 3 nf 0,045 µ n = 0,135 m /Vs µ p = 0,045 m /Vs Bidraget från emitterströmmen är identisk med kollektorströmmen diffusionskapacitans vid normal mod (0,91 nf). Detta eftersom det rör sig om samma laddningsbärarprofil. Enda skillnaden är att gradienten är i motsatt riktning. I det här fallet är det ju definitivt basströmmen som dominerar kapacitansen. * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * a) Just vid tröskeln för stark inversion så krävs det att vi har samma koncentration av minoritetsladdningsbärare på ytan som vi har av majoritetsladdningsbärare inne i halvledaren. Det betyder att avståndet mellan Fermi-nivå och ledningsbandet på ytan ska vara identiskt med avståndet mellan Fermi-nivån inne i halvledaren och valensbandet. Då har vi precis inverterat förhållandet mellan elektron och hålkoncentrationerna på ytan b) Eftersom det är en MOSFET på ett p-typ substrat så har vi inverterat laddningsbärarkoncentrationen i kanalen, vilket innebär att vi har elektroner i kanalen istället för de hål vi har inne i halvledaren U BC = 0,7 V A =, m N DC =1,0 10 m 3 N AB =1, m 3

11 Lösningar till tentamen c) I det linjära området så finns det en inversionskanal sp sträcker sig hela vägen från source till drain. Den är något mindre vid drainkontakten, men den finns hela vägen. I mättnadsområdet når inte kanalen hela vägen fram till drainkontakten. Under tröskelspänningen så finns det ingen kanal d) Tröskelspänningen ges av: U th = Φ F + t ox ε 0 ε 4 ε r ε 0 Φ F q e N A ox ( ) Där Φ F = U t ln N A n i Med insatta värden för Ge: 10 Φ F = 0,059 ln 1 = 0, = 0,095 V, e = 1, As t ox = 1, m ε 0 = 8, F/m n i =, m -3 U t = 0,059 V ε r = 16,0 SiO : ε r = 3, U th = 0, ,9 8, , ,0955 1, = 0, ,697 = 0,4608 = 0,46 V e) Strömmen i en MOSFET beror på om den arbetar i mättnad eller linjärt. Det måste vi kontrollera först. I mättnad är U DS (U GS -U th ) och i det linjära området är U DS (U GS -U th ). I vårt fall så är (U GS -U th )= 3V. Det innebär att vi är i det linjära området så länge U DS 3V och i mättnadsområdet när U DS 3V. I det linjära området ges strömmen av: I DS = µ n Z ε ox ε 0 ( U L t GS U th ) U DS U DS ox t ox = 1, m ε 0 = 8, F/m Z = 100 µm L = 10 µm U GS -U th = 3,0 V µ n = 0,045 m /Vs SiO : ε r = 3,9 Med insatta värden för U DS = 0V: [ ] = 0 A 0, ,9 8, I DS = Vilket ju är rimligt. U DS = 1,0V: 0, ,9 8, I DS = [ ] = 3, A = 3,4 ma Uppdaterad [11] Anders Gustafsson

12 Lösningar till tentamen U DS =,0V: 0, ,9 8, I DS = U DS = 3,0V: 0, ,9 8, I DS = I mättnadsområdet ges strömmen av: I DS = µ n Z ε ox ε 0 ( U GS U th ) L t ox U DS = 3,0, 4,0 och 5,0V: I DS = [ ] = 5, A = 5,4 ma [ ] = 6, A = 6,1 ma 0, ,9 8, = 6, A = 6,1 ma Uppdaterad [1] Anders Gustafsson

Tentamen i komponentfysik

Tentamen i komponentfysik Tentame komponentfysik 009-05-8 08 00-13 00 Hjälpmedel: TEFYMA, ordlista, beteckningslista, formelsamlingar och räknare. Max 5p, för godkänt krävs 10p. Om inget annat anges, så antag att det är kisel (Si),

Läs mer

Om inget annan anges gäller det rumstemperatur, d.v.s. T =300K, termisk jämvikt och värden som inte ges i uppgiften hämtas från formelsamlingen.

Om inget annan anges gäller det rumstemperatur, d.v.s. T =300K, termisk jämvikt och värden som inte ges i uppgiften hämtas från formelsamlingen. Komponentfysik Övningsuppgifter Halvledare VT-15 Om inget annan anges gäller det rumstemperatur, d.v.s. T =300K, termisk jämvikt och värden som inte ges i uppgiften hämtas från formelsamlingen. Utredande

Läs mer

I: Beskriv strömmarna i en npn-transistor i normal mod i de neutrala delarna av transistorn.

I: Beskriv strömmarna i en npn-transistor i normal mod i de neutrala delarna av transistorn. Komponentfysik Övning 4 VT-10 Utredande uppgifter: I: Beskriv strömmarna i en npn-transistor i normal mod i de neutrala delarna av transistorn. II: Beskriv de fyra arbetsmoderna för en npn-transistor.

Läs mer

Om inget annan anges gäller det rumstemperatur, d.v.s. T =300K, termisk jämvikt och värden som inte ges i uppgiften hämtas från formelsamlingen.

Om inget annan anges gäller det rumstemperatur, d.v.s. T =300K, termisk jämvikt och värden som inte ges i uppgiften hämtas från formelsamlingen. Komponentfysik Övning 1 VT-10 Om inget annan anges gäller det rumstemperatur, d.v.s. T =300K, termisk jämvikt och värden som inte ges i uppgiften hämtas från formelsamlingen. Utredande frågor: I Definiera

Läs mer

Utredande uppgifter: I: Beskriv de fyra arbetsmoderna för en npn-transistor. II: Vad är orsaken till strömförstärkningen i normal mod?

Utredande uppgifter: I: Beskriv de fyra arbetsmoderna för en npn-transistor. II: Vad är orsaken till strömförstärkningen i normal mod? Komponentfysik Uppgifter Bipolärtransistor VT-15 Utredande uppgifter: I: Beskriv de fyra arbetsmoderna för en npn-transistor. II: Vad är orsaken till strömförstärkningen i normal mod? III: Definiera övergångsfrekvensen

Läs mer

Lösningar Tenta

Lösningar Tenta Lösningar Tenta 110525 1) a) Driftström: Elektriskt laddade partiklar (elektroner och hål) rör sig i ett elektriskt fält. Detta ger upphov till en ström som följer ohms lag. Diffusion: Elektroner / hål

Läs mer

Formelsamling för komponentfysik. eller I = G U = σ A U L Småsignalresistans: R = du di. där: σ = 1 ρ ; = N D + p n 0

Formelsamling för komponentfysik. eller I = G U = σ A U L Småsignalresistans: R = du di. där: σ = 1 ρ ; = N D + p n 0 Uppdaterad: 01-05-5 Anders Gustafsson Formelsamling för komponentfysik Halvledare och Ström (transport) Kapacitans: C = Q Småsignalkapacitans: C = dq U du Plattkondensator: C = A ε r ε r d Parallellkoppling:

Läs mer

Formelsamling för komponentfysik

Formelsamling för komponentfysik Uppdaterad: 010-01-18 Anders Gustafsson Formelsamling för komponentfysik Halvledare och Ström (transport) Kapacitans: C = Q Småsignalkapacitans: C = dq U du Plattkondensator: C = A r r d Parallellkoppling:

Läs mer

Beskrivande uppgifter: I: Vad skiljer det linjära området och mättnadsområdet i termer av inversionskanal?

Beskrivande uppgifter: I: Vad skiljer det linjära området och mättnadsområdet i termer av inversionskanal? Komponentfysik Övningsuppgifter MOS del II VT-5 Beskrivande uppgifter: I: Vad skiljer det linjära området och mättnadsområdet i termer av inversionskanal? II: Vad skiljer en n-mosfet från en p-mosfet när

Läs mer

Om inget annat anges så gäller det kisel och rumstemperatur (300K)

Om inget annat anges så gäller det kisel och rumstemperatur (300K) Komponentfysik Övning 3 VT-0 Om inget annat anges så gäller det kisel och rumstemperatur (300K) Utredande uppgifter: I: En diod har två typer av kapacitanser, utarmningskapacitans och diffusionskapacitans.

Läs mer

Om inget annat anges så gäller det kisel och rumstemperatur (300K)

Om inget annat anges så gäller det kisel och rumstemperatur (300K) Komponentfysik Uppgifter pn del VT-15 Om inget annat anges så gäller det kisel och rumstemperatur (300K Utredande uppgifter: I: En diod har två typer av kapacitanser, utarmningskapacitans och diffusionskapacitans.

Läs mer

Utredande uppgifter. 2: Räkna ut utsträckningen av rymdladdningsområdet i de tre fallen i 1 för n-sidan, p-sidan och den totala utsträckningen.

Utredande uppgifter. 2: Räkna ut utsträckningen av rymdladdningsområdet i de tre fallen i 1 för n-sidan, p-sidan och den totala utsträckningen. Komponentfysik Övning VT-10 Utredande uppgifter Ia) Rita skisser med nettoladdning, elektriskt fält och bandstruktur för en symmetrisk pn-övergång. b) Rita motsvarande skisser som i (a), men med en pålagd

Läs mer

2: Räkna ut utsträckningen av rymdladdningsområdet i de två fallen i 1 för n-sidan, p-sidan och den totala utsträckningen.

2: Räkna ut utsträckningen av rymdladdningsområdet i de två fallen i 1 för n-sidan, p-sidan och den totala utsträckningen. Komponentfysik Uppgifter pn del 1 VT-15 Utredande uppgifter Ia) Rita skisser med nettoladdning, elektriskt fält och bandstruktur för en symmetrisk pn-övergång. b) Rita motsvarande skisser som i a), men

Läs mer

Föreläsning 11 Fälteffekttransistor II

Föreläsning 11 Fälteffekttransistor II Föreläsning 11 Fälteffekttransistor Fälteffekt Tröskelspänning Beräkning av strömmen Storsignal, D Kanallängdsmodulation Flatband-shift pmosfet 013-05-03 Föreläsning 11, Komponentfysik 013 1 Komponentfysik

Läs mer

Föreläsning 2 - Halvledare

Föreläsning 2 - Halvledare Föreläsning 2 - Halvledare Historisk definition Atom Molekyl - Kristall Metall-Halvledare-Isolator Elektroner Hål Intrinsisk halvledare effekt av temperatur Donald Judd, untitled 1 Komponentfysik - Kursöversikt

Läs mer

Föreläsning 2 - Halvledare

Föreläsning 2 - Halvledare Föreläsning 2 - Halvledare Historisk definition Atom Molekyl - Kristall Metall-Halvledare-Isolator lektroner Hål Intrinsisk halvledare effekt av temperatur 1 Komponentfysik - Kursöversikt Bipolära Transistorer

Läs mer

Tentamen i komponentfysik Halvledare 6,0p. 2. Dioder 7,5p.

Tentamen i komponentfysik Halvledare 6,0p. 2. Dioder 7,5p. Tentamen i komponentfysik 2010-05-31 08 00-13 00 Hjälpmeel: TEFYMA, orlista, beteckningslista, formelsamlingar och räknare. Max 25p, för gokänt resultat krävs 10p. Om inget annat anges, antag att et är

Läs mer

Komponentfysik Introduktion. Kursöversikt. Hålltider --- Ellära: Elektriska fält, potentialer och strömmar

Komponentfysik Introduktion. Kursöversikt. Hålltider --- Ellära: Elektriska fält, potentialer och strömmar Komponentfysik 2014 Introduktion Kursöversikt Hålltider --- Ellära: Elektriska fält, potentialer och strömmar 1 Lite om mig själv Erik Lind (Erik.Lind@eit.lth.se) Lektor i nanoelektronik vid EIT sedan

Läs mer

Introduktion till halvledarteknik

Introduktion till halvledarteknik Introduktion till halvledarteknik Innehåll 7 Fälteffekttransistorer MOS-transistorn strömekvation MOS-transistorn kanal mobilitet Substrat bias effekt 7 Bipolar transistorn Introduktion Minoritets bärare

Läs mer

Laboration: pn-övergången

Laboration: pn-övergången LTH: FASTA TILLSTÅNDETS FYSIK Komponentfysik för E Laboration: pn-övergången Utförd datum Inlämnad datum Grupp:... Laboranter:...... Godkänd datum Handledare: Retur Datum: Återinlämnad Datum: Kommentarer

Läs mer

Föreläsning 9 Bipolära Transistorer II

Föreläsning 9 Bipolära Transistorer II Föreläsning 9 Bipolära Transistorer II Funktion bipolär transistor Småsignal-modell Hybrid-p 1 Komponentfysik - Kursöversikt Bipolära Transistorer pn-övergång: kapacitanser Optokomponenter pn-övergång:

Läs mer

Föreläsning 13 Fälteffekttransistor III

Föreläsning 13 Fälteffekttransistor III Föreläsning 13 Fälteffekttransistor III pmo måsignal FET A, f t MO-Kondensator 014-05-19 Föreläsning 13, Komponentfysik 014 1 Komponentfysik - Kursöversikt Bipolära Transistorer pn-övergång: kapacitanser

Läs mer

Komponentfysik ESS030. Den bipolära transistorn

Komponentfysik ESS030. Den bipolära transistorn Komponentfysik ESS030 Den bipolära transistorn T- 2016 Syfte Syftet med denna laboration är att studenten ska bekanta sig med den grundläggande fysiken i en bipolär transistor. Det fundamentala byggblocket

Läs mer

Introduktion till halvledarteknik

Introduktion till halvledarteknik Introduktion till halvledarteknik Innehåll 6 Övergångar (pn och metal-halvledare) 2:a ordningens effekter Metal-halvledar övergångar 6 Fälteffekttransistorer JFET och MOS transistorer Ideal MOS kapacitans

Läs mer

Föreläsning 6: Opto-komponenter

Föreläsning 6: Opto-komponenter Föreläsning 6: Opto-komponenter Opto-komponent Interaktion ljus - halvledare Fotoledare Fotodiod / Solcell Lysdiod Halvledarlaser 1 Komponentfysik - Kursöversikt Bipolära Transistorer pn-övergång: kapacitanser

Läs mer

Föreläsning 7 Fälteffek1ransistor IV

Föreläsning 7 Fälteffek1ransistor IV Föreläsning 7 Fälteffek1ransistor IV PMOS Småsignal FET A, f t MOS- Kondensator D/MOS- kamera Flash- minne 1 PMOS U Gate U - 0.V 1.0V 0.4V Source Isolator SiO Drain U - 1V P ++ N- typ semiconductor P ++

Läs mer

Välkomna till kursen i elektroniska material!

Välkomna till kursen i elektroniska material! Välkomna till kursen i elektroniska material! Information Innehåll: fasta tillståndets fysik med fokus på halvledarfysik. Dioder, solceller, transistorer... Lärare: Martin Leijnse (föreläsare, kursansvarig)

Läs mer

Komponen'ysik Dan Hessman Lektor i fasta tillståndets fysik. Tel:

Komponen'ysik Dan Hessman Lektor i fasta tillståndets fysik. Tel: Komponen'ysik 2014 Dan Hessman Lektor i fasta tillståndets fysik dan.hessman@ftf.lth.se Tel: 046-222 0337 man 1 Kursöversikt 14 2 h föreläsningar 5 2 h övningar 2 labora>oner Förberedelseuppgi>er inför

Läs mer

Komponen'ysik Dan Hessman Lektor i fasta tillståndets fysik. Tel:

Komponen'ysik Dan Hessman Lektor i fasta tillståndets fysik. Tel: Komponen'ysik 2016 Dan Hessman Lektor i fasta tillståndets fysik dan.hessman@ftf.lth.se Tel: 046-222 0337 man 1 Kursöversikt 14 2 h föreläsningar 5 2 h övningar 2 labora?oner Förberedelseuppgi=er inför

Läs mer

Föreläsning 6: Opto-komponenter

Föreläsning 6: Opto-komponenter Föreläsning 6: Opto-komponenter Opto-komponent Interaktion ljus - halvledare Fotoledare Fotodiod / Solcell Lysdiod Halvledarlaser Dan Flavin 2014-04-02 Föreläsning 6, Komponentfysik 2014 1 Komponentfysik

Läs mer

Föreläsning 9 Bipolära Transistorer II

Föreläsning 9 Bipolära Transistorer II Föreläsning 9 ipolära Transistorer Funktion bipolär transistor Småsignal-modell Hybrid-p Designparametrar 1 Komponentfysik - Kursöversikt ipolära Transistorer pn-övergång: kapacitanser Optokomponenter

Läs mer

Elektronik. Lars-Erik Cederlöf

Elektronik. Lars-Erik Cederlöf Elektronik LarsErik Cederlöf 1 Ledare och isolatorer Ledare för elektrisk ström har atomer med fria rörliga laddningar i yttersta skalet. Exempel på ledare är metallerna koppar och aluminium. Deras atomer

Läs mer

Föreläsning 11 Bipolära Transistorer I. BJT Bipolar JuncDon Transistor. FunkDon bipolär transistor. DC operadon, strömförstärkning

Föreläsning 11 Bipolära Transistorer I. BJT Bipolar JuncDon Transistor. FunkDon bipolär transistor. DC operadon, strömförstärkning Föreläsning 11 ipolära ransistorer J ipolar JuncDon ransistor FunkDon bipolär transistor Geometri npn D operadon, strömförstärkning OperaDonsmoder Early- effekten pnp transistor G. alla 1 deal transistor

Läs mer

Komponentfysik Introduktion. Kursöversikt. Varför Komponentfysik? Hålltider --- Ellära, Elektriska fält och potentialer

Komponentfysik Introduktion. Kursöversikt. Varför Komponentfysik? Hålltider --- Ellära, Elektriska fält och potentialer Komponentfysik 2012 Introduktion Kursöversikt Varför Komponentfysik? Hålltider Ellära, Elektriska fält och potentialer 1 Lite om mig själv Erik Lind (Erik.Lind@eit.lth.se) Civ. Ing. i Teknisk Fysik Doktorerade

Läs mer

Föreläsning 8 Bipolära Transistorer I

Föreläsning 8 Bipolära Transistorer I Föreläsning 8 iolära ransistorer Funktion biolär transistor Geometri nn D oeration, strömförstärkning Oerationsmoder Early-effekten n transistor 1 Komonentfysik - Kursöversikt iolära ransistorer n-övergång:

Läs mer

Med ett materials elektriska egenskaper förstår man helt allmänt dess ledningsförmåga, konduktans, och resistans Ohms lag:

Med ett materials elektriska egenskaper förstår man helt allmänt dess ledningsförmåga, konduktans, och resistans Ohms lag: 530117 Materialfysik Ht 2010 8. Materials elektriska egenskaper 8.1 Bandstruktur 8.1.1. Allmänt Med ett materials elektriska egenskaper förstår man helt allmänt dess ledningsförmåga, konduktans, och resistans

Läs mer

Allmänt Materialfysik Ht Materials elektriska egenskaper 8.1 Bandstruktur. l A Allmänt. 8.1.

Allmänt Materialfysik Ht Materials elektriska egenskaper 8.1 Bandstruktur. l A Allmänt. 8.1. 8.1.1. Allmänt 530117 Materialfysik Ht 2010 8. Materials elektriska egenskaper 8.1 Bandstruktur Med ett materials elektriska egenskaper förstår man helt allmänt dess ledningsförmåga, konduktans, och resistans

Läs mer

Materialfysik Ht Materials elektriska egenskaper 8.1 Bandstruktur

Materialfysik Ht Materials elektriska egenskaper 8.1 Bandstruktur 530117 Materialfysik Ht 2010 8. Materials elektriska egenskaper 8.1 Bandstruktur 8.1.1. Allmänt Med ett materials elektriska egenskaper förstår man helt allmänt dess ledningsförmåga, konduktans, och resistans

Läs mer

Välkomna till kursen i elektroniska material! Martin Leijnse

Välkomna till kursen i elektroniska material! Martin Leijnse Välkomna till kursen i elektroniska material! Martin Leijnse Information Innehåll: fasta tillståndets fysik med fokus på halvledarfysik. Dioder, solceller, transistorer... Lärare: Martin Leijnse (föreläsare,

Läs mer

Introduktion till halvledarteknik

Introduktion till halvledarteknik Introduktion till halvledarteknik Innehåll 4 Excitation av halvledare Optisk absorption och excitation Luminiscens Rekombination Diffusion av laddningsbärare Optisk absorption och excitation E k hv>e g

Läs mer

Vad är elektricitet?

Vad är elektricitet? Vad är elektricitet? Vad är elektricitet? Grundämnenas elektriska egenskaper avgörs av antalet elektroner i det yttersta skalet - valenselektronerna! Skol-modellen av en Kiselatom. Kisel med atomnumret

Läs mer

Ett materials förmåga att leda elektrisk ström beror på två förutsättningar:

Ett materials förmåga att leda elektrisk ström beror på två förutsättningar: Bandmodellen Som vi såg i föreläsningen om atommodeller lägger sig elektronerna runt en atom i ett gasformigt ämne i väldefinierade energinivåer. Dessa kan vara svåra att beräkna, men är i allmänhet experimentellt

Läs mer

nmosfet och analoga kretsar

nmosfet och analoga kretsar nmosfet och analoga kretsar Erik Lind 22 november 2018 1 MOSFET - Struktur och Funktion Strukturen för en nmosfet (vanligtvis bara nmos) visas i fig. 1(a). Transistorn består av ett p-dopat substrat och

Läs mer

Moment 1 - Analog elektronik. Föreläsning 1 Transistorn del 1

Moment 1 - Analog elektronik. Föreläsning 1 Transistorn del 1 Moment 1 - Analog elektronik Föreläsning 1 Transistorn del 1 Jan Thim 1 F1: Transistorn del 1 Innehåll: Historia Funktion Karakteristikor och parametrar Transistorn som förstärkare Transistorn som switch

Läs mer

Vad är elektricitet?

Vad är elektricitet? Vad är elektricitet? Vad är elektricitet? Grundämnenas elektriska egenskaper avgörs av antalet elektroner i det yttersta skalet - valenselektronerna! Skol-modellen av en Kiselatom. Kisel med atomnumret

Läs mer

Elektronik 2017 EITA35

Elektronik 2017 EITA35 Elektronik 2017 EITA35 OP-Amp Komplex Återkoppling. Klippning. Maximal spänning/ström. Gain-bandwidthproduct. Offset. Slewrate Avkopplingskondensator Transistorer - MOSFETs Lab 4 Anmälan på hemsidan Projektnummer

Läs mer

3.8. Halvledare. [Understanding Physics: 20.8-20.11] Den moderna fysikens grunder, Tom Sundius 2009 1

3.8. Halvledare. [Understanding Physics: 20.8-20.11] Den moderna fysikens grunder, Tom Sundius 2009 1 3.8. Halvledare [Understanding Physics: 20.8-20.11] Som framgår av fig. 20.27, kan energigapet i en halvledare uttryckas E g = E c E v, där E c är den lägsta energin i ledningsbandet och E v den högsta

Läs mer

Föreläsning 8 Bipolära Transistorer I

Föreläsning 8 Bipolära Transistorer I Föreläsning 8 iolära ransistorer Funktion biolär transistor Geometri nn D oeration, strömförstärkning Oerationsmoder Early-effekten n transistor G. alla 1 Komonentfysik - Kursöversikt iolära ransistorer

Läs mer

Elektronik 2015 ESS010

Elektronik 2015 ESS010 Elektronik 2015 ESS010 Föreläsning 16 Halvledare PN-diod: likriktare Information inför tentamen Repetition 2015-10-21 Föreläsning 16, Elektronik 2015 1 USA Chicago Notre Dame New Orleans Tunneltransistorer

Läs mer

Föreläsning 7 Fälteffek1ransistor IV

Föreläsning 7 Fälteffek1ransistor IV Föreläsning 7 Fälteffek1ransistor IV måsignal FET A, f t MO- Kondensator D/MO- kamera Flash- minne 1 måsignalmodell A kapacitanser i mä1nadsmod δu Isolator io 2 D N ++ N ++ P- typ halvledare δ Q δu >>

Läs mer

( y) ( L) Beräkning av ström nmos: Lång kanal (L g >1µm) di dy. Oxid U GS U DS. Kanal. 0<U cs (y)<u DS. Lös med:

( y) ( L) Beräkning av ström nmos: Lång kanal (L g >1µm) di dy. Oxid U GS U DS. Kanal. 0<U cs (y)<u DS. Lös med: Beräkning av ström nmos: ång kanal ( g >1µm Oxid 0< cs (y< y Kanal ε Q N ( ( y th ( y Z µ ε ( y y n ( y ( y Q ( y N ös med: cs cs d dy (0 0 ( 0 15-04- 15 Föreläsning 6, Komponen7ysik 015 1 Ström och kanal

Läs mer

Elektronik 2018 EITA35

Elektronik 2018 EITA35 Elektronik 2018 EITA35 Föreläsning 12 Halvledare PN-diod Kretsanalys med diodkretsar. 1 Labrapport Gratisprogram för att rita kretsar: http://www.digikey.com/schemeit/ QUCS LTSPICE (?) 2 Föreläsningen

Läs mer

12. Kort om modern halvledarteknologi

12. Kort om modern halvledarteknologi 12. Kort om modern halvledarteknologi Kursen i halvledarfysik behandlar i detalj halvledarkomponenter. På denna kurs går vi igenom bara den allra viktigaste av dem, MOSFET-transistorn som ger grunden till

Läs mer

12. Kort om modern halvledarteknologi

12. Kort om modern halvledarteknologi 12. Kort om modern halvledarteknologi Kursen i halvledarfysik behandlar i detalj halvledarkomponenter. På denna kurs går vi igenom bara den allra viktigaste av dem, MOSFET-transistorn som ger grunden till

Läs mer

Lösningsförslag till deltentamen i IM2601 Fasta tillståndets fysik. Onsdagen den 30 maj, Teoridel Ê Á Ê. B B T Ë k B T Ê. exp m BBˆ.

Lösningsförslag till deltentamen i IM2601 Fasta tillståndets fysik. Onsdagen den 30 maj, Teoridel Ê Á Ê. B B T Ë k B T Ê. exp m BBˆ. Lösningsförslag till deltentamen i IM60 Fasta tillståndets fysik Paramagnetism i ett tvånivåsystem Onsdagen den 30 maj, 0 Teoridel. a) För m S = - är m S z = -m B S z = +m B och energin blir U = -m B B

Läs mer

HALVLEDARE. Inledning

HALVLEDARE. Inledning HALVLEDARE Inledning Halvledare har varit den i särklass viktigaste materialkategorin för den högteknologiska utvecklingen under 1900-talet. Man kan också säga att inget annat exempel kan mer tydligt visa

Läs mer

Lecture 6 Atomer och Material

Lecture 6 Atomer och Material Lecture 6 Atomer och Material Bandstruktur Ledare Isolatorer Halvledare Påminnelse Elektronerna ordnas i skal (n) och subskal (l) En elektron specificeras med 4 kvanttalen n,lm l,m s Två elektroner kan

Läs mer

Övningsuppgifter i Elektronik

Övningsuppgifter i Elektronik 1 Svara på följande frågor om halvledarkomponenter. Övningsuppgifter i Elektronik a) Vad är utmärkande för ett halvledarmaterial? b) Vad innebär egenledning och hur kan den förhindras? c) edogör för dopning

Läs mer

ɛ r m n/m e 0,43 0,60 0,065 m p/m e 0,54 0,28 0,5 µ n (m 2 /Vs) 0,13 0,38 0,85 µ p (m 2 /Vs) 0,05 0,18 0,04

ɛ r m n/m e 0,43 0,60 0,065 m p/m e 0,54 0,28 0,5 µ n (m 2 /Vs) 0,13 0,38 0,85 µ p (m 2 /Vs) 0,05 0,18 0,04 Tabell 1: Några utvalda naturkonstanter: Namn Symbol Värde Enhet Ljushastighet c 2,998.10 8 m/s Elementarladdning e 1,602.10 19 C Plancks konstant h 6,626.10 34 Js h 1,055.10 34 Js Finstrukturkonstanten

Läs mer

Halvledare. Periodiska systemet (åtminstone den del som är viktig för en halvledarfysiker)

Halvledare. Periodiska systemet (åtminstone den del som är viktig för en halvledarfysiker) Halvledare Halvledare Halvledare V V V Grupp V: Si, Ge Transistorer, CCD, solceller, indirekt bandgap Grupp -V: GaP, GaAs, ngaasp LED, lasrar, detektorer Grupp -N: GaN, ngan Blå (& vita) LED, UV lasrar

Läs mer

I princip gäller det att mäta ström-spänningssambandet, vilket tillsammans med kännedom om provets geometriska dimensioner ger sambandet.

I princip gäller det att mäta ström-spänningssambandet, vilket tillsammans med kännedom om provets geometriska dimensioner ger sambandet. Avsikten med laborationen är att studera de elektriska ledningsmekanismerna hos i första hand halvledarmaterial. Från mätningar av konduktivitetens temperaturberoende samt Hall-effekten kan en hel del

Läs mer

CHALMERS TEKNISKA HÖGSKOLA Institutionen för Teknisk Fysik kl.: Sal : Hörsalar

CHALMERS TEKNISKA HÖGSKOLA Institutionen för Teknisk Fysik kl.: Sal : Hörsalar CHALMERS TEKNISKA HÖGSKOLA 2007-10-26 Institutionen för Teknisk Fysik kl.:14 00-18 00 Sal : Hörsalar Tentamen i FYSIK 2 för E (FFY143) Lärare: Stig-Åke Lindgren, tel 7723346, 0707238333, 874836 Hjälpmedel:

Läs mer

12. Grundläggande halvledarkomponenter

12. Grundläggande halvledarkomponenter 12. Grundläggande halvledarkomponenter [HH 6, Mayer-Lau 4-5, AM 29] Halvledarelektroniken grundar sig på att kombinera p- och n-typs material så att de har önskade elektriska egenskaper. Kombination av

Läs mer

HALVLEDARES ELEKTRISKA KONDUKTIVITET

HALVLEDARES ELEKTRISKA KONDUKTIVITET HALVLEDARES ELEKTRISKA KONDUKTIVITET 1 Inledning I fasta ämnen ockuperar ämnens elektroner s.k. energiband. För goda elektriska ledare är det översta ockuperade energibandet endast delvis fyllt vilket

Läs mer

När man förklarar experiment för andra finns det en bra sekvens att följa:

När man förklarar experiment för andra finns det en bra sekvens att följa: Den inledande teoridelen ska läsas av alla studenter före laborationstillfället. Tänk igenom och lös förberedelseuppgifterna innan labben! De mest relevanta kapitlena i kompendiet är kapitel 6 och 7 om

Läs mer

Grindar och transistorer

Grindar och transistorer Föreläsningsanteckningar Föreläsning 17 - Digitalteknik I boken: nns ej med Grindar och transistorer Vi ska kort beskriva lite om hur vi kan bygga upp olika typer av grindar med hjälp av transistorer.

Läs mer

Föreläsning 1. Elektronen som partikel (kap 2)

Föreläsning 1. Elektronen som partikel (kap 2) Föreläsning 1 Elektronen som partikel (kap 2) valenselektroner i metaller som ideal gas ström från elektriskt fält mikroskopisk syn på resistans, Ohms lag diffusionsström Vår första modell valenselektroner

Läs mer

Repetition: Nätanalys för AC. Repetition: Elektricitetslära. Repetition: Halvledarkomponenterna

Repetition: Nätanalys för AC. Repetition: Elektricitetslära. Repetition: Halvledarkomponenterna FÖRELÄSNING 2 Repetition: Nätanalys för AC Repetition: Elektricitetslära Repetition: Halvledarkomponenterna Per Larsson-Edefors, Chalmers tekniska högskola EDA351 Kretselektronik 1(49) Repetition: Nätanalys

Läs mer

Föreläsning 1. Metall: joner + gas av klassiska elektroner. e m Et. m dv dt = ee v(t) =v(0) 1 2 mv2 th = 3 2 kt. Likafördelningslagen:

Föreläsning 1. Metall: joner + gas av klassiska elektroner. e m Et. m dv dt = ee v(t) =v(0) 1 2 mv2 th = 3 2 kt. Likafördelningslagen: Föreläsning 1 Efter lite information och en snabbgenomgång av hela kursen började vi med en väldigt kort repetition av några grundbegrepp inom ellära. Sedan gick vi igenom kapitel 2.1 och började med kapitel

Läs mer

Physics to Go! Part 1. 2:a på Android

Physics to Go! Part 1. 2:a på Android Physics to Go! Part 1 2:a på Android Halvledare Halvledare Halvledare V V V Grupp V: Si, Ge Transistorer, CCD, solceller, indirekt bandgap Grupp -V: GaP, GaAs, ngaasp LED, lasrar, detektorer Grupp -N:

Läs mer

Laboration N o 1 TRANSISTORER

Laboration N o 1 TRANSISTORER Institutionen för tillämpad fysik och elektronik Umeå universitet Patrik Eriksson 22/10 2004 Analog elektronik 2 Laboration N o 1 TRANSISTORER namn: datum: åtgärda: godkänd: Målsättning: Denna laboration

Läs mer

Optiska och elektriska egenskaper hos pn-övergången

Optiska och elektriska egenskaper hos pn-övergången FASTA TILLSTÅNDETS FYSIK och ELEKTRONISKA MATERIAL 2018 Optiska och elektriska egenskaper hos pn-övergången Labben bygger mest på kapitel 6 och 7 i kompendiet. Lös förberedelseuppgift 1-8 innan labben

Läs mer

Optiska och elektriska egenskaper hos pn-övergången

Optiska och elektriska egenskaper hos pn-övergången FASTA TILLSTÅNDETS FYSIK och ELEKTRONISKA MATERIAL 2017 Optiska och elektriska egenskaper hos pn-övergången Labben bygger mest på kapitel 6 och 7 i kompendiet. Lös förberedelseuppgift 1-8 innan labben

Läs mer

3.9. Övergångar... (forts: Halvledare i kontakt)

3.9. Övergångar... (forts: Halvledare i kontakt) 3.9. Övergångar... (forts: Halvledare i kontakt) [Understanding Physics: 20.9-20.12] Utjämningen av Ferminivåerna för två ledare i kontakt med varandra gäller också för två halvledare i kontakt med varandra.

Läs mer

Praktisk beräkning av SPICE-parametrar för halvledare

Praktisk beräkning av SPICE-parametrar för halvledare SPICE-parametrar för halvledare IH1611 Halvledarkomponenter Ammar Elyas Fredrik Lundgren Joel Nilsson elyas at kth.se flundg at kth.se joelni at kth.se Martin Axelsson maxels at kth.se Shaho Moulodi moulodi

Läs mer

1. (a) (1 poäng) Rita i figuren en translationsvektor T som överför mönstret på sig själv.

1. (a) (1 poäng) Rita i figuren en translationsvektor T som överför mönstret på sig själv. 1. (a) (1 poäng) Rita i figuren en translationsvektor T som överför mönstret på sig själv. Solution: Man ser efter ett tag att några kombinationer återkommer, till exempel vertikala eller horisontella

Läs mer

Föreläsning 1. Metall: joner + gas av klassiska elektroner. e m Et. m dv dt = ee v(t) =v(0) 1 2 mv2 th = 3 2 kt. Likafördelningslagen:

Föreläsning 1. Metall: joner + gas av klassiska elektroner. e m Et. m dv dt = ee v(t) =v(0) 1 2 mv2 th = 3 2 kt. Likafördelningslagen: Föreläsning 1 Vi började med en väldigt kort repetition av några grundbegrepp inom ellära. Sedan gick vi igenom kapitel 2.1 och började med kapitel 2.2. Vi betraktade en mycket enkel modell av en metall,

Läs mer

r 2 C Arbetet är alltså endast beroende av start- och slutpunkt. Det följer av att det elektriska fältet är konservativt ( E = 0).

r 2 C Arbetet är alltså endast beroende av start- och slutpunkt. Det följer av att det elektriska fältet är konservativt ( E = 0). 1 Föreläsning 2 Motsvarar avsnitten 2.4 2.5 i Griffiths. Arbete och potentiell energi (Kap. 2.4) r 1 r 2 C Låt W vara det arbete som måste utföras mot ett givet elektriskt fält E, då en laddning Q flyttas

Läs mer

Pla$kondensator - Fälteffekt

Pla$kondensator - Fälteffekt Pla$kodesator - Fälteffekt gs 1V gs V gs V gs 3V + + + + + + + + + + + + + Metall P- typ halvledare Joiserade acceptoratomer (N A Hål Elektroer 16-4- 6 Föreläsig 5, Kompoe7ysik 16 1 Tröskelspäig stark

Läs mer

Den bipolä rä tränsistorn

Den bipolä rä tränsistorn Komponentfysik ESS3 Laborationshandledning av: Martin Berg Elvedin Memišević Den bipolä rä tränsistorn VT-213 Syfte Syftet med denna laboration är att studenten ska bekanta sig med den grundläggande fysiken

Läs mer

Moment 1 - Analog elektronik. Föreläsning 2 Transistorn del 2

Moment 1 - Analog elektronik. Föreläsning 2 Transistorn del 2 Moment 1 - Analog elektronik Föreläsning 2 Transistorn del 2 Jan Thim 1 F2: Transistorn del 2 Innehåll: Fälteffekttransistorn - JFET Karakteristikor och parametrar MOSFET Felsökning 2 1 Introduktion Fälteffekttransistorer

Läs mer

Föreläsning 9 Transistorn och OP-förstärkaren

Föreläsning 9 Transistorn och OP-förstärkaren Föreläsning 9 Transistorn och OP-förstärkaren /Krister Hammarling 1 Transistorn Innehåll: Historia Funktion Karakteristikor och parametrar Transistorn som förstärkare Transistorn som switch Felsökning

Läs mer

Strålningsfält och fotoner. Kapitel 23: Faradays lag

Strålningsfält och fotoner. Kapitel 23: Faradays lag Strålningsfält och fotoner Kapitel 23: Faradays lag Faradays lag Tidsvarierande magnetiska fält inducerar elektriska fält, eller elektrisk spänning i en krets. Om strömmen genom en solenoid ökar, ökar

Läs mer

När man förklarar experiment för andra finns det en bra sekvens att följa:

När man förklarar experiment för andra finns det en bra sekvens att följa: Den inledande teoridelen ska läsas av alla studenter före laborationstillfället. Tänk igenom och lös förberedelseuppgifterna innan labben det kommer ni att ha nytta av. De mest relevanta kapitlena i kompendiet

Läs mer

Nanoelektronik. FAFA10 Kvantfenomen och nanostrukturer HT Martin Magnusson.

Nanoelektronik. FAFA10 Kvantfenomen och nanostrukturer HT Martin Magnusson. Nanoelektronik FAFA10 Kvantfenomen och nanostrukturer HT 2014 Martin Magnusson martin.magnusson@ftf.lth.se Fält, potentialer mm i vakuum Lägg en spänning mellan två elektroder Stoppa dit en elektron e

Läs mer

Rättade inlämningsuppgifter hämtas på Kents kontor Föreläsning 4 Må 11.00-11.30, 12.30-13.15 Kent Palmkvist To 11.00-11.30, 12.30-13.

Rättade inlämningsuppgifter hämtas på Kents kontor Föreläsning 4 Må 11.00-11.30, 12.30-13.15 Kent Palmkvist To 11.00-11.30, 12.30-13. /5/14 15:56 Praktisk info, forts. Löst uppgift Fyll i ett konvolut (återanvänds tills uppgiften godkänd TTE Elektronik Konvolut hittas ovanpå den svarta brevlåda som svar lämnas i vart brevlåda placerad

Läs mer

Kap 2. Elektroner som partikel

Kap 2. Elektroner som partikel Kap. Elektroner som partikel.1 ström, spridning och diffusion Antar elektronerna som en klassisk gas. I denna model har elektronerna ensdast kinetisk energi (termisk) kraften. Laddningsbärare kommer separeras

Läs mer

r 2 Arbetet är alltså endast beroende av start- och slutpunkt. Det följer av att det elektriska fältet är konservativt ( E = 0).

r 2 Arbetet är alltså endast beroende av start- och slutpunkt. Det följer av att det elektriska fältet är konservativt ( E = 0). 1 Föreläsning 2 Motsvarar avsnitten 2.4 2.5 i Griffiths. Arbete och potentiell energi (Kap. 2.4) r 1 r 2 C Låt W vara det arbete som måste utföras mot ett givet elektriskt fält E, då en laddning Q flyttas

Läs mer

Lösningsförslag till deltentamen i IM2601 Fasta tillståndets fysik. Teoridel

Lösningsförslag till deltentamen i IM2601 Fasta tillståndets fysik. Teoridel Lösningsförslag till deltentamen i IM601 Fasta tillståndets fysik Heisenbergmodellen Måndagen den 0 augusti, 01 Teoridel 1. a) Heisenbergmodellen beskriver växelverkan mellan elektronernas spinn på närliggande

Läs mer

FÖRELÄSNING 3. Förstärkaren. Arbetspunkten. Olika lastresistanser. Småsignalsschemat. Föreläsning 3

FÖRELÄSNING 3. Förstärkaren. Arbetspunkten. Olika lastresistanser. Småsignalsschemat. Föreläsning 3 FÖRELÄSNING 3 Förstärkaren Arbetspunkten Olika lastresistanser Småsignalsschemat Per Larsson-Edefors, Chalmers tekniska högskola EDA351 Kretselektronik 1(36) Förstärkaren (S&S4 1.4, 5.2, 5.4, 5.5, 5.6/

Läs mer

Föreläsning 8. MOS transistorn. IE1202 Analog elektronik KTH/ICT/EKT HT09/BM

Föreläsning 8. MOS transistorn. IE1202 Analog elektronik KTH/ICT/EKT HT09/BM Föreläsning 8 MOS transistorn Förstärkare med MOS transistorn t Exempel, enkel förstärkare med MOS IE1202 Analog elektronik KTH/ICT/EKT HT09/BM 1 Varför MOS transistorn Förstå en grundläggande komponent

Läs mer

UMEÅ UNIVERSITET Tillämpad fysik och elektronik Sverker Johansson Bo Tannfors Transistorswitchen. Laboration E25 ELEKTRO

UMEÅ UNIVERSITET Tillämpad fysik och elektronik Sverker Johansson Bo Tannfors Transistorswitchen. Laboration E25 ELEKTRO UMEÅ UNIVERSITET Tillämpad fysik och elektronik Sverker Johansson Bo Tannfors 1997-01-14 Transistorswitchen Laboration E25 ELEKTRO Laboration E25 Transistorswitchen 2 Nyckelord Switch, bottnad- och strypt

Läs mer

Föreläsning 8. MOS transistorn Förstärkare med MOS transistorn Exempel, enkel förstärkare med MOS. IE1202 Analog elektronik KTH/ICT/EKT VT11/BM

Föreläsning 8. MOS transistorn Förstärkare med MOS transistorn Exempel, enkel förstärkare med MOS. IE1202 Analog elektronik KTH/ICT/EKT VT11/BM Föreläsning 8 MOS transistorn Förstärkare med MOS transistorn Exempel, enkel förstärkare med MOS 1 Varför MOS transistorn Förstå en grundläggande komponent för både digitala och analoga kretsar Är idag

Läs mer

Föreläsning 1. Metall: joner + gas av klassiska elektroner. e m Et. m dv dt = ee v(t) =v(0) 1 2 mv2 th = 3 2 kt. Likafördelningslagen:

Föreläsning 1. Metall: joner + gas av klassiska elektroner. e m Et. m dv dt = ee v(t) =v(0) 1 2 mv2 th = 3 2 kt. Likafördelningslagen: Föreläsning 1 Vi började med en väldigt kort repetition av några grundbegrepp inom ellära. Sedan gick vi igenom kapitel 2.1 och började med kapitel 2.2. Vi betraktade en mycket enkel modell av en metall,

Läs mer

12. Kort om modern halvledarteknologi

12. Kort om modern halvledarteknologi 12. Kort om modern halvledarteknologi Kursen i halvledarfysik behandlar i detalj halvledarkomponenter. På denna kurs går vi igenom bara den allra viktigaste av dem, MOSFET-transistorn som ger grunden till

Läs mer

TENTAMEN I FASTA TILLSTÅNDETS FYSIK F3/KF3 FFY011

TENTAMEN I FASTA TILLSTÅNDETS FYSIK F3/KF3 FFY011 TENTAMEN I FASTA TILLSTÅNDETS FYSIK F3/KF3 FFY011 Tid: 2012-08-24 kl. 08.30 Lokal: VV- salar Hjälpmedel: Physics Handbook, egen formelsamling på ett A4 blad (fram och baksidan), typgodkänd räknare eller

Läs mer

Föreläsning 1. Metall: joner + gas av klassiska elektroner. l = v th =1/ Materialegenskaper

Föreläsning 1. Metall: joner + gas av klassiska elektroner. l = v th =1/ Materialegenskaper Föreläsning 1 Vi gick igenom kapitel 2.1 och (nästan hela) 2.2. Vi betraktade en mycket enkel modell av en metall, där valenselektronerna antas bilda en klassisk gas. Vid ändliga temperaturer rör sig elektronerna

Läs mer

KAPITEL 2 MTU AB

KAPITEL 2 MTU AB KAPITEL 2 MTU AB 2007 29 HALVLEDARE De komponenter som vi hittills behandlat är motstånd av olika slag, lampor samt batterier. Det kan diskuteras om batteriet ska kallas komponent. Motstånd är den komponent

Läs mer

Kapacitansmätning av MOS-struktur

Kapacitansmätning av MOS-struktur Kapacitansmätning av MOS-struktur MOS står för Metal Oxide Semiconductor. Figur 1 beskriver den MOS vi hade på labben. Notera att figuren inte är skalenlig. I vår MOS var alltså: M: Nickel, O: hafniumoxid

Läs mer