semiconductors PDF

Title semiconductors
Author Felix Zhdanov
Pages 173
File Size 2.5 MB
File Type PDF
Total Downloads 2
Total Views 25

Summary

‫חוברת תרגילים‬ ‫המחלקה להנדסת חשמל ואלקטרוניקה‬ ‫מכללה האקדמית אורט בראודה‬ ‫‪ 31350‬התקני מוליכים למחצה‬ ‫‪This page is intentionally left blank.‬‬ ‫‪1‬‬ ‫המחלקה להנדסת חשמל ואלקטרוניקה‬ ‫מכללה האקדמית אורט בראודה‬ ‫‪ 31350‬התקני מוליכים למחצה‬ ‫) ע"פ מבחנים (‬ ‫תוכן עניינים‬ ‫מבחני סוף סמסטר...


Description

‫חוברת תרגילים‬

‫המחלקה להנדסת חשמל ואלקטרוניקה‬ ‫מכללה האקדמית אורט בראודה‬ ‫‪ 31350‬התקני מוליכים למחצה‬

‫‪This page is intentionally left blank.‬‬

‫‪1‬‬

‫המחלקה להנדסת חשמל ואלקטרוניקה‬ ‫מכללה האקדמית אורט בראודה‬ ‫‪ 31350‬התקני מוליכים למחצה‬

‫תוכן עניינים‬

‫) ע"פ מבחנים (‬

‫מבחני סוף סמסטר‪:‬‬ ‫מבחן סוף סמסטר ב' תשע "ב‪ ,‬מועד ב'‪8 ........................... ................................ 03.08.2012 ,‬‬ ‫מבחן סוף סמסטר ב' תשע "ב‪ ,‬מועד א'‪18 ......................... ................................ 29.06.2012 ,‬‬ ‫מבחן סוף סמסטר א' תשע "ב‪ ,‬מועד ב'‪27 ......................... ................................ 23.02.2012 ,‬‬ ‫מבחן סוף סמסטר א' תשע "ב‪ ,‬מועד א'‪34 ......................... ................................ 31.01.2012 ,‬‬ ‫מבחן סוף סמסטר ב' תשע "א‪ ,‬מועד ב'‪42 ......................... ................................ 02.08.2011 ,‬‬ ‫מבחן סוף סמסטר ב' תשע "א‪ ,‬מועד א'‪49 ......................... ................................ 15.07.2011 ,‬‬ ‫מבחן סוף סמסטר ב' תשס ”ט‪ ,‬מועד ב'‪57 ......................... ................................ 10.09.2010 ,‬‬ ‫מבחן סוף סמסטר א' תשס ”ט‪ ,‬מועד ב'‪64 ............................. ................................ 03.2009 ,‬‬ ‫מבחן סוף סמסטר א' תשס ”ט‪ ,‬מועד א'‪72 ............................. ................................ 02.2009 ,‬‬ ‫מבחן סוף סמסטר ב' תשס ”ח‪ ,‬מועד ב'‪78 .. ................................................................ 2008 ,‬‬ ‫מבחן סוף סמסטר ב' תשס ”ח‪ ,‬מועד א'‪85 .. ................................................................ 2008 ,‬‬ ‫מבחן סוף סמסטר א' תשס ”ח‪ ,‬מועד ב'‪93 ......................... ................................ 07.03.2008 ,‬‬ ‫מבחן סוף סמסטר א' תשס ”ח‪ ,‬מועד א'‪101 ....................... ................................ 15.02.2008 ,‬‬ ‫מבחן סוף סמסטר ב' תשס ”ו‪ ,‬מועד א'‪108 . ................................................................ 2006 ,‬‬ ‫מבחן סוף סמסטר א' תשס ”ו‪ ,‬מועד ב'‪116 ........................ ................................ 01.03.2006 ,‬‬ ‫מבחן סוף סמסטר א' תשס ”ו‪ ,‬מועד א'‪122 ........................ ................................ 08.02.2006 ,‬‬

‫מבחני אמצע סמסטר‪:‬‬ ‫מבחן אמצע סמסטר ב' תשע ”ב‪127 . ................................................................ 08.05.2012 ,‬‬ ‫מבחן אמצע סמסטר ב' תשע ”א‪133 .................... ................................................................‬‬ ‫מבחן אמצע סמסטר א' תש "ע‪136 ... ................................................................ 15.01.2010 ,‬‬ ‫מבחן אמצע סמסטר ב' תשס "ט‪141 . ................................................................ 30.05.2009 ,‬‬ ‫מבחן אמצע סמסטר א' תש "ע‪) 12.2009 ,‬מועד ב'( ‪146 ......................... ................................‬‬ ‫מבחן אמצע סמסטר א' תשס "ט‪148 . ................................................................ 27.12.2008 ,‬‬ ‫מבחן אמצע סמסטר ב' תשס "ח‪153 . ................................................................ 01.05.2008 ,‬‬ ‫מבחן אמצע סמסטר א' תשס "ח‪158 . ................................................................ 19.12.2007 ,‬‬ ‫מבחן אמצע סמסטר ב' תשס "ז‪166 .. ................................................................ 16.07.2007 ,‬‬ ‫‪2‬‬

‫המחלקה להנדסת חשמל ואלקטרוניקה‬ ‫מכללה האקדמית אורט בראודה‬ ‫‪ 31350‬התקני מוליכים למחצה‬

‫תוכן עניינים‬

‫) ע"פ נושאים (‬

‫שאלות כלליות בפיזיקת מל"מ )קריסטלוגרפיה ‪ ,‬מבנה גבישי ‪ ,‬אנרגיה ותנע של‬ ‫חלקיקים ‪ ,‬מבנה פסים של מל"מ ‪ ,‬אנרגית פער‪ ,‬מעברים בין הפסים וכו ' ( ‪:‬‬ ‫שאלה מס' ‪ ,1‬מבחן סוף סמסטר א' תשע"ב‪ ,‬מועד א'‬

‫‪34‬‬

‫שאלה ‪ ,1‬מבחן סוף סמסטר ב' תשס"ט‪ ,‬מועד ב'‬

‫‪57‬‬

‫שאלה ‪ ,1‬מבחן סוף סמסטר א' תשס"ט‪ ,‬מועד ב'‬

‫‪64‬‬

‫שאלה ‪ ,1‬מבחן סוף סמסטר א' תשס"ט‪ ,‬מועד א'‬

‫‪72‬‬

‫שאלה ‪ ,1‬מבחן סוף סמסטר ב' תשס"ח‪ ,‬מועד ב'‬

‫‪79‬‬

‫שאלה ‪ ,1‬מבחן סוף סמסטר ב' תשס"ח‪ ,‬מועד א'‬

‫‪85‬‬

‫שאלה ‪ ,1‬מבחן אמצע סמסטר ב' תשע"ב‬

‫‪127‬‬

‫שאלה ‪ ,1‬מבחן אמצע סמסטר ב' תשע"א‬

‫‪133‬‬

‫שאלה ‪ ,2‬מבחן אמצע סמסטר ב' תשע"א‬

‫‪134‬‬

‫שאלה ‪ ,3‬מבחן אמצע סמסטר ב' תשע"א‬

‫‪134‬‬

‫שאלה ‪ ,1‬מבחן אמצע סמסטר א' תש"ע‬

‫‪136‬‬

‫שאלה ‪ ,2‬מבחן אמצע סמסטר א' תש"ע‬

‫‪136‬‬

‫שאלה ‪ ,1‬מבחן אמצע סמסטר ב' תשס"ט‬

‫‪141‬‬

‫שאלה ‪ ,2‬מבחן אמצע סמסטר א' תש"ע )מועד ב'(‬

‫‪146‬‬

‫שאלה ‪ ,3‬מבחן אמצע סמסטר א' תש"ע )מועד ב'(‬

‫‪147‬‬

‫שאלה ‪ ,1‬מבחן אמצע סמסטר ב' תשס"ח‬

‫‪153‬‬

‫שאלה ‪ ,2‬מבחן אמצע סמסטר א' תשס"ח‬

‫‪158‬‬

‫שאלה ‪ ,1‬מבחן אמצע סמסטר ב' תשס"ז‬

‫‪166‬‬

‫שאלה ‪ ,4‬מבחן אמצע סמסטר ב' תשע"א‬

‫‪135‬‬

‫משוואת הרציפות‪ .‬תהליכי ייצור ואיחוד‪:‬‬ ‫שאלה ‪ ,1‬מבחן סוף סמסטר ב' תשע"ב‪ ,‬מועד ב'‬

‫‪8‬‬

‫‪3‬‬

‫המחלקה להנדסת חשמל ואלקטרוניקה‬ ‫מכללה האקדמית אורט בראודה‬ ‫‪ 31350‬התקני מוליכים למחצה‬

‫שאלה ‪ ,1‬מבחן סוף סמסטר ב' תשע"ב‪ ,‬מועד א'‬

‫‪18‬‬

‫שאלה ‪ ,1‬מבחן סוף סמסטר א' תשע"ב‪ ,‬מועד ב'‬

‫‪27‬‬

‫שאלה ‪ ,1‬מבחן סוף סמסטר ב' תשע"א‪ ,‬מועד ב'‬

‫‪42‬‬

‫שאלה ‪ ,1‬מבחן סוף סמסטר ב' תשע"א‪ ,‬מועד א'‬

‫‪49‬‬

‫שאלה ‪ ,2‬סעיף א'‪ ,‬מבחן סוף סמסטר ב' תשס"ט‪ ,‬מועד ב'‬

‫‪58‬‬

‫שאלה ‪ ,2‬סעיף א'‪ ,‬מבחן סוף סמסטר א' תשס"ט‪ ,‬מועד ב'‬

‫‪65‬‬

‫שאלה ‪ 2‬סעיף א'‪ ,‬מבחן סוף סמסטר א' תשס"ט‪ ,‬מועד א'‬

‫‪72‬‬

‫שאלה ‪ 2‬סעיפים א' ב'‪ ,‬מבחן סוף סמסטר ב' תשס"ח‪ ,‬מועד ב'‬

‫‪80‬‬

‫שאלה ‪ 2‬סעיפים א' ב'‪ ,‬מבחן סוף סמסטר ב' תשס"ח‪ ,‬מועד א'‬

‫‪86‬‬

‫שאלה ‪ 2‬סעיף ב'‪ ,‬מבחן סוף סמסטר א' תשס"ח‪ ,‬מועד ב'‬

‫‪94‬‬

‫שאלה ‪ 2‬סעיף ב'‪ ,‬מבחן סוף סמסטר א' תשס"ח‪ ,‬מועד א'‬

‫‪102‬‬

‫שאלה ‪ ,2‬מבחן סוף סמסטר ב' תשס"ו‪ ,‬מועד א'‬

‫‪109‬‬

‫שאלה ‪ 1‬סעיף ד'‪ ,‬מבחן סוף סמסטר א' תשס"ו‪ ,‬מועד א'‬

‫‪122‬‬

‫שאלה ‪ ,5‬מבחן אמצע סמסטר א' תש"ע‬

‫‪138‬‬

‫שאלה ‪ ,4‬מבחן אמצע סמסטר ב' תשס"ט‬

‫‪144‬‬

‫שאלה ‪ ,5‬מבחן אמצע סמסטר א' תשס"ט‬

‫‪150‬‬

‫שאלה ‪ ,7‬מבחן אמצע סמסטר ב' תשס"ח‬

‫‪156‬‬

‫שאלה ‪ ,8‬מבחן אמצע סמסטר א' תשס"ח‬

‫‪163‬‬

‫שאלה ‪ ,6‬מבחן אמצע סמסטר ב' תשס"ז‬

‫‪170‬‬

‫דיודה )צומת ‪: ( pn‬‬ ‫שאלה ‪ ,2‬מבחן סוף סמסטר ב' תשע"ב‪ ,‬מועד ב'‬

‫‪9‬‬

‫שאלה ‪ ,2‬מבחן סוף סמסטר ב' תשע"ב‪ ,‬מועד א'‬

‫‪20‬‬

‫שאלה ‪ ,2‬מבחן סוף סמסטר א' תשע"ב‪ ,‬מועד ב'‬

‫‪28‬‬

‫שאלה ‪ ,2‬מבחן סוף סמסטר א' תשע"ב‪ ,‬מועד א'‬

‫‪35‬‬

‫שאלה ‪ ,2‬מבחן סוף סמסטר ב' תשע"א‪ ,‬מועד ב'‬

‫‪43‬‬

‫שאלה ‪ ,2‬מבחן סוף סמסטר ב' תשע"א‪ ,‬מועד א'‬

‫‪51‬‬

‫‪4‬‬

‫המחלקה להנדסת חשמל ואלקטרוניקה‬ ‫מכללה האקדמית אורט בראודה‬ ‫‪ 31350‬התקני מוליכים למחצה‬

‫שאלה ‪ ,3‬מבחן סוף סמסטר ב' תשס"ט‪ ,‬מועד ב'‬

‫‪59‬‬

‫שאלה ‪ ,3‬מבחן סוף סמסטר א' תשס"ט‪ ,‬מועד ב'‬

‫‪66‬‬

‫שאלה ‪ ,3‬מבחן סוף סמסטר א' תשס"ט‪ ,‬מועד א'‬

‫‪73‬‬

‫שאלה ‪ ,3‬מבחן סוף סמסטר ב' תשס"ח‪ ,‬מועד ב'‬

‫‪81‬‬

‫שאלה ‪ ,3‬מבחן סוף סמסטר ב' תשס"ח‪ ,‬מועד א'‬

‫‪88‬‬

‫שאלה ‪ ,3‬מבחן סוף סמסטר א' תשס"ח‪ ,‬מועד ב'‬

‫‪95‬‬

‫שאלה ‪ ,3‬מבחן סוף סמסטר א' תשס"ח‪ ,‬מועד א'‬

‫‪103‬‬

‫שאלה ‪ ,3‬מבחן סוף סמסטר ב' תשס"ו‪ ,‬מועד א'‬

‫‪111‬‬

‫שאלה ‪ ,2‬מבחן סוף סמסטר א' תשס"ו‪ ,‬מועד א'‬

‫‪123‬‬

‫טרנזיסטור ביפולארי )‪( BJT‬‬ ‫שאלה ‪ ,3‬מבחן סוף סמסטר ב' תשע"ב‪ ,‬מועד ב'‬

‫‪13‬‬

‫שאלה ‪ ,4‬מבחן סוף סמסטר ב' תשע"ב‪ ,‬מועד א'‬

‫‪23‬‬

‫שאלה ‪ 2‬סעיף ב'‪ ,‬מבחן סוף סמסטר ב' תשס"ט‪ ,‬מועד ב'‬

‫‪58‬‬

‫שאלה ‪ 2‬סעיף ב'‪ ,‬מבחן סוף סמסטר א' תשס"ט‪ ,‬מועד ב'‬

‫‪65‬‬

‫שאלה ‪ 2‬סעיף ב'‪ ,‬מבחן סוף סמסטר א' תשס"ט‪ ,‬מועד א'‬

‫‪72‬‬

‫שאלה ‪ 2‬סעיף ג'‪ ,‬מבחן סוף סמסטר ב' תשס"ח‪ ,‬מועד ב'‬

‫‪80‬‬

‫שאלה ‪ 2‬סעיף ג'‪ ,‬מבחן סוף סמסטר ב' תשס"ח‪ ,‬מועד א'‬

‫‪86‬‬

‫שאלה ‪ 2‬סעיף ג'‪ ,‬מבחן סוף סמסטר א' תשס"ח‪ ,‬מועד ב'‬

‫‪94‬‬

‫שאלה ‪ 2‬סעיף ג'‪ ,‬מבחן סוף סמסטר א' תשס"ח‪ ,‬מועד א'‬

‫‪102‬‬

‫שאלה ‪ ,4‬מבחן סוף סמסטר ב' תשס"ו‪ ,‬מועד א'‬

‫‪112‬‬

‫שאלה ‪ 1‬סעיף ו'‪ ,‬מבחן סוף סמסטר א' תשס"ו‪ ,‬מועד ב'‬

‫‪116‬‬

‫שאלה ‪ 1‬סעיף ו'‪ ,‬מבחן סוף סמסטר א' תשס"ו‪ ,‬מועד א'‬

‫‪122‬‬

‫טרנזיסטור שדה )‪( JFET‬‬ ‫שאלה ‪ ,4‬מבחן סוף סמסטר ב' תשע"ב‪ ,‬מועד ב'‬

‫‪14‬‬

‫שאלה ‪ ,3‬מבחן סוף סמסטר ב' תשע"ב‪ ,‬מועד א'‬

‫‪23‬‬

‫‪5‬‬

‫המחלקה להנדסת חשמל ואלקטרוניקה‬ ‫מכללה האקדמית אורט בראודה‬ ‫‪ 31350‬התקני מוליכים למחצה‬

‫שאלה ‪ ,3‬מבחן סוף סמסטר א' תשע"ב‪ ,‬מועד ב'‬

‫‪31‬‬

‫שאלה ‪ ,3‬מבחן סוף סמסטר א' תשע"ב‪ ,‬מועד א'‬

‫‪38‬‬

‫שאלה ‪ ,3‬מבחן סוף סמסטר ב' תשע"א‪ ,‬מועד ב'‬

‫‪45‬‬

‫שאלה ‪ ,3‬מבחן סוף סמסטר ב' תשע"א‪ ,‬מועד א'‬

‫‪53‬‬

‫שאלה ‪ ,4‬מבחן סוף סמסטר ב' תשס"ט‪ ,‬מועד ב'‬

‫‪60‬‬

‫שאלה ‪ ,4‬מבחן סוף סמסטר א' תשס"ט‪ ,‬מועד ב'‬

‫‪69‬‬

‫שאלה ‪ ,4‬מבחן סוף סמסטר א' תשס"ט‪ ,‬מועד א'‬

‫‪75‬‬

‫שאלה ‪ ,4‬מבחן סוף סמסטר ב' תשס"ח‪ ,‬מועד ב'‬

‫‪82‬‬

‫שאלה ‪ ,4‬מבחן סוף סמסטר ב' תשס"ח‪ ,‬מועד א'‬

‫‪90‬‬

‫שאלה ‪ ,4‬מבחן סוף סמסטר א' תשס"ח‪ ,‬מועד ב'‬

‫‪97‬‬

‫שאלה ‪ ,4‬מבחן סוף סמסטר א' תשס"ח‪ ,‬מועד א'‬

‫‪104‬‬

‫קבל ‪ MOS‬וטרנזיסטור ‪: MOS‬‬ ‫שאלה ‪ ,5‬מבחן סוף סמסטר ב' תשע"ב‪ ,‬מועד ב'‬

‫‪15‬‬

‫שאלה ‪ ,5‬מבחן סוף סמסטר ב' תשע"ב‪ ,‬מועד א'‬

‫‪24‬‬

‫שאלה ‪ ,4‬מבחן סוף סמסטר א' תשע"ב‪ ,‬מועד ב'‬

‫‪32‬‬

‫שאלה ‪ ,4‬מבחן סוף סמסטר א' תשע"ב‪ ,‬מועד א'‬

‫‪39‬‬

‫שאלה ‪ ,4‬מבחן סוף סמסטר ב' תשע"א‪ ,‬מועד ב'‬

‫‪46‬‬

‫שאלה ‪ ,4‬מבחן סוף סמסטר ב' תשע"א‪ ,‬מועד א'‬

‫‪54‬‬

‫שאלה ‪ ,5‬מבחן סוף סמסטר ב' תשס"ט‪ ,‬מועד ב'‬

‫‪61‬‬

‫שאלה ‪ ,5‬מבחן סוף סמסטר א' תשס"ט‪ ,‬מועד ב'‬

‫‪69‬‬

‫שאלה ‪ ,5‬מבחן סוף סמסטר א' תשס"ט‪ ,‬מועד א'‬

‫‪76‬‬

‫שאלה ‪ ,5‬מבחן סוף סמסטר ב' תשס"ח‪ ,‬מועד ב'‬

‫‪84‬‬

‫שאלה ‪ ,5‬מבחן סוף סמסטר ב' תשס"ח‪ ,‬מועד א'‬

‫‪91‬‬

‫שאלה ‪ ,5‬מבחן סוף סמסטר א' תשס"ח‪ ,‬מועד ב'‬

‫‪98‬‬

‫שאלה ‪ ,5‬מבחן סוף סמסטר א' תשס"ח‪ ,‬מועד א'‬

‫‪106‬‬

‫שאלה ‪ ,5‬מבחן סוף סמסטר ב' תשס"ו‪ ,‬מועד א'‬

‫‪113‬‬

‫‪6‬‬

‫המחלקה להנדסת חשמל ואלקטרוניקה‬ ‫מכללה האקדמית אורט בראודה‬ ‫‪ 31350‬התקני מוליכים למחצה‬

‫שאלה ‪ ,3‬מבחן סוף סמסטר א' תשס"ו‪ ,‬מועד ב'‬

‫‪120‬‬

‫שאלה ‪ ,3‬מבחן סוף סמסטר א' תשס"ו‪ ,‬מועד א'‬

‫‪125‬‬

‫‪7‬‬

‫המחלקה להנדסת חשמל ואלקטרוניקה‬ ‫מכללה האקדמית אורט בראודה‬ ‫‪ 31350‬התקני מוליכים למחצה‬

‫דרישות לכתיבת המבחנים‪:‬‬ ‫‪.1‬‬ ‫‪.2‬‬ ‫‪.3‬‬ ‫‪.4‬‬

‫יש לכתוב את המבחן בצורה ברורה ומסודרת בכתב ברור‪.‬‬ ‫יש לתת הסברים פיזיקאליים מפורטים ומלאים לכל השאלות‪ .‬תשובות ללא הסבר ייפסלו‪.‬‬ ‫בסוף הפתרון של כל שאלה יש לרכז את התשובות לכל הסעיפים‪.‬‬ ‫בכל התשובות‪ ,‬יש לכתוב במפורש את היחידות הפיזיקאליות של הערכים‪.‬‬

‫מבחן סוף סמסטר ב' תשע"ב‪ ,‬מועד ב '‪03 .0 8 .2012 ,‬‬

‫קרן לייזר מייצרת בנקודה ‪ x = 0‬של פיסת �� עודף המטען בשיעור של ] ‪[cm‬‬ ‫הפיסה מסוממת הומוגנית בזרחן )�( בשיעור של ] ‪ . 10 [cm‬כמו‬ ‫שאלה מס ' ‪ 15 ] 1‬נק ' [‬

‫‪−3‬‬

‫]‪[sec‬‬ ‫‪2‬‬ ‫]) ‪. µ p = 800[ cm / (V ⋅ sec‬‬ ‫‪−9‬‬

‫‪, τ p = τ n = 10‬‬

‫‪−3‬‬

‫הניידויות‬

‫של‬

‫אלקטרונים‬

‫‪11‬‬

‫‪16‬‬

‫וחורים‬

‫‪) ∆n = ∆p = 2.5 × 10‬ראה איור(‪.‬‬

‫הם‬

‫אורך הפיסה מנקודה ‪ x = 0‬עד קצותיה הוא‪:‬‬

‫[‬

‫]‬

‫) ‪, µ n = 1350 cm 2 / (V ⋅ sec‬‬

‫כן נתון‪ :‬זמני הרלקסציה הם‬ ‫‪) W1 = 6 L p‬עד הקצה הימני( ו‪-‬‬

‫‪) W2 = 0.09 L p‬עד הקצה השמאלי( )כאשר ‪ L‬הוא אורך דיפוזיה של נושאי מטען(‪ .‬הקצוות של הפיסה מחוברים‬

‫לאדמה‪.‬‬

‫‪laser‬‬ ‫‪GND‬‬

‫‪x axis‬‬

‫‪GND‬‬

‫‪Si‬‬ ‫‪�1‬‬ ‫=�‬ ‫‪3‬‬

‫‪� = �1‬‬

‫‪�=0‬‬

‫‪� = �2‬‬

‫שאלות ‪:‬‬ ‫א ‪ [8] .‬חשב וצייר את ריכוז עודף המטען בתוך הפיסה כפונקציה של המרחק במצב היציב‪.‬‬

‫ב ‪ [7] .‬הניח כעת‪ ,‬כי הערעור נמשך זמן רב עד לרגע ‪ , t = 0‬בו הוא נפסק‪ .‬חשב וצייר את השינוי בריכוזו של עודף‬ ‫המטען כפונקציה של זמן בנקודה ‪. x = W1 3‬‬

‫פתרון‪:‬‬ ‫א ‪ .‬פיסת סיליקון מסוממת בזרחן ולכן מדובר ב‪ ,������ -‬כלומר הפיסה היא ���� ‪ .� −‬אורך הפיסה מצד ימין גדול‬ ‫מ‪ 5-‬אורכי דיפוזיה ולכן ריכוז מטען עודף ידעך באופן אקספוננציאלי לפי‬

‫‪LP‬‬

‫‪− x‬‬

‫‪ . δp ( x ) = ∆p ⋅ e‬לעומת זאת‪ ,‬אורך‬

‫הפיסה בצד שמאל קטן מעשירית של אורך הדיפוזיה‪ ,‬ולכן ניתן לראות את הדעיכה של מטען עודף כליניארית‪.‬‬

‫‪8‬‬

‫המחלקה להנדסת חשמל ואלקטרוניקה‬ ‫מכללה האקדמית אורט בראודה‬ ‫‪ 31350‬התקני מוליכים למחצה‬

‫נשתמש ביחסי אינשטיין כדי למצוא את מקדם דיפוזיה המתאים ואח"כ נמצא את אורך הדיפוזיה‪ .‬בגלל שפיסה‬ ‫הוא מסוג �‪ ,‬הדיפוזיה היא של חורים‪ ,‬ולכן‬

‫‪ cm 2 ‬‬ ‫‪kT‬‬ ‫‪µ P = 0.026 ⋅ 800 = 20.8 ‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪q‬‬ ‫‪ Sec ‬‬

‫= ‪DP‬‬

‫]‪LP = DPτ P = 20.8 ⋅ 10 −9 = 1.44 ⋅ 10 − 4 [cm] = 1.44 [µm‬‬ ‫‪x 0, I DSS < 0 -‬התעלה היא מסוג �‪.‬‬ ‫ב ‪ .‬זרמי ומתחי רוויה‪:‬‬

‫‪ I DS ( sat ) = I DSS = −16 mA‬‬ ‫‪VGS = 0 ⇒ ‬‬ ‫‪ VDS ( sat ) = −VP = −5.5 V‬‬

‫‪2‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪ VGS ‬‬ ‫‪3 ‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪ = −16 ⋅ 1 −‬‬ ‫‪I‬‬ ‫‪= I DSS 1 −‬‬ ‫‪ = −3.3 mA‬‬ ‫) ‪= 3 ⇒  DS ( sat‬‬ ‫‪V P ‬‬ ‫‪ 5.5 ‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪V DS ( sat ) = −(V P − VGS ) = − (5.5 − 3) = −2.5 V‬‬ ‫‪‬‬

‫‪VGS‬‬

‫‪ I DS ( sat ) = 0 mA‬‬ ‫‪VGS = 7 ⇒ VGS > VP ⇒ ‬‬ ‫‪ VDS ( sat ) = 0 V‬‬

‫‪14‬‬

‫המחלקה להנדסת חשמל ואלקטרוניקה‬ ‫מכללה האקדמית אורט בראודה‬ ‫‪ 31350‬התקני מוליכים למחצה‬ ‫‪, V DS = 6V‬‬

‫] [‬

‫ג ‪ .‬כאשר‬

‫ההתקן‬

‫‪16 − 3.3‬‬ ‫‪= 4.4333 mA‬‬ ‫‪V‬‬ ‫‪3−0‬‬

‫=‬

‫נמצא‬ ‫‪VDS = 6 V‬‬

‫ברוויה‬

‫‪∆I DS‬‬ ‫‪∆VGS‬‬

‫גם‬

‫עבור‬

‫= ‪gm‬‬

‫‪VGS = 0‬‬

‫וגם‬

‫עבור‬

‫‪. VGS = 3V‬‬

‫לכן‬

‫שאלה מס ' ‪ 25 ] 5‬נק ' [‬

‫טרנזיסטור ������� העשוי על בסיס ��‪ .‬עובי התחמוצת הוא ]‪, xoxide = 25 [nm‬‬

‫רוחב השער ]‪ . W = 20 [µm‬אזור התעלה מסומם ב‪ ��������� -‬בשיעור‬ ‫‪ . N A = 1.3 × 10 cm‬אזורי ה‪ ������ -‬וה‪ ����� -‬מסוממים ב‪ ������ -‬בשיעור‬

‫‪−3‬‬

‫‪16‬‬

‫‪−3‬‬

‫‪19‬‬

‫‪ . N D = 3.85 × 10 cm‬הניח‪ ,‬כי ה‪ ������ -‬והמצע מחוברים לאדמה‪ .‬ההתקן‬

‫נמצא בטמפרטורת החדר‪ . T = 300 K ,‬ידוע‪ ,‬כי במתח ‪ VDS = 2.5V‬קורית בהתקן‬ ‫תופעת ‪ , ����ℎ – �ℎ����ℎ‬בה אזורי המחסור של ������ ו‪ ����� -‬נפגשים‪.‬‬

‫ידוע‪ ,‬כי הקבוע הדיאלקטרי היחסי של �� הוא ‪ , ε rSi = 11.8‬הקבוע הדיאלקטרי היחסי של התחמוצת )‪ (���2‬הוא‬ ‫‪ , ε oxide = 3.9‬ואילו הקבוע הדיאלקטרי של וואקום הוא ] ‪ . ε 0 = 8.85 × 10 −14 [F cm‬ניידות האלקטרונים בתעלה היא‬

‫[‬

‫]‬

‫) ‪ . µ e = 350 cm 2 (V ⋅ sec‬הפוטנציאל החשמלי התואם את טמפרטורת החדר‪. kT q = 0.026V :‬‬

‫שאלות ‪:‬‬

‫א ‪ [12] .‬חשב את אורך התעלה של ההתקן‪) Lchannel ,‬תן את התשובה ביחידות ‪.( µm‬‬

‫ב ‪ [13] .‬מצא את מתח הסף של הטרנזיסטור‪ , VT ,‬אם ידוע‪ ,‬כי בתחום הליניארי של האופיין ) ‪ , I DS (VDS‬התנגדות‬ ‫ההתקן היא ]‪ RnMOSFET = 400[Ω‬כאשר מתח על ה‪ ���� -‬הוא ] ‪. VGS = 4 [V‬‬

‫התחום הליניארי של עקומת ) ‪ I DS (VDS‬של הטרנזיסטור מאופיין בכך ש‪> N A -‬אזורי המחסור נמצאים ברובם בצד ה‪ � -‬של הצמתים )כלומר‪ ,‬בתוך התעלה(‪.‬‬

‫‪15‬‬

‫המחלקה להנדסת חשמל ואלקטרוניקה‬ ‫מכללה האקדמית אורט בראודה‬ ‫‪ 31350‬התקני מוליכים למחצה‬

‫נחשב כעת את רוחב אזור המחסור בצד ה‪ � -‬של ה‪ ������ -‬וה‪:����� -‬‬

‫‪ ‬אזור המחסור בצד ה‪ � -‬של ה‪) ������ -‬אשר ה‪ ������ -‬עצמו מחובר לאדמה‪ ,‬כלומר‪ ,‬נמצא בממתח‬ ‫אפס(‪:‬‬

‫]‪[cm] = 0.295[µm‬‬

‫‪−6‬‬

‫‪[ cm])× 0.915[V ] = 29.5 ×10‬‬

‫(‬

‫‪2 × 11.8 × 8.85 × 10 −14 F‬‬

‫)] ‪(1.6 × 10 [C ])× (1.3 × 10 [cm‬‬ ‫‪−3‬‬

‫‪−19‬‬

‫‪16‬‬

‫‪2ε Siε 0V0‬‬ ‫=‬ ‫‪qN A‬‬

‫‪ ‬אזור המחסור בצד ה‪ � -‬של ה‪) ����� -‬אשר ה‪ ����� -‬עצמו נמצא בממתח ‪:( VDS‬‬

‫]‪[cm] = 0.569[µm‬‬

‫‪−6‬‬

‫‪[ cm])× (0.915 + 2.5)[V ] = 56.9 × 10‬‬

‫(‬

‫‪2 × 11.8 × 8.85 × 10 −14 F‬‬

‫)] ‪(1.6 × 10 [C ])× (1.3 × 10 [cm‬‬ ‫‪−3‬‬

‫‪−19‬‬

‫‪16‬‬

‫=‬

‫) ‪2ε Si ε 0 (V0 + VDS‬‬ ‫=‬ ‫‪qN A‬‬

‫) ‪( source‬‬

‫‪xp‬‬

‫=‬

‫) ‪( drain‬‬

‫תופעת ‪ ����ℎ − �ℎ����ℎ‬קורית כאשר אזורי המחסור של ������ ו‪ ����� -‬נפגשים‪ ,‬או‪ ,‬במילים אחרות‪,‬‬ ‫כאשר‬

‫‪Lchannel = x (psource ) + x (pdrain ) = 0.295µm + 0.569 µm = 0.864 µm‬‬

‫ב ‪ .‬אזור ליניארי של טרנזיסטור מאופיין בכך‪ ,‬ש ‪ VGS > VT -‬ו ) ‪. VDS < (VGS − VT‬‬ ‫התנגדות של ‪ MOSFET‬באזור הליניארי ניתנת ע"י הנוסחה‪:‬‬ ‫)‪(1‬‬

‫כאשר‬

‫‪ε oxideε 0‬‬ ‫‪xoxide‬‬

‫‪VDS‬‬

‫‪2‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪VDS‬‬ ‫(‬ ‫)‬ ‫‪−‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪V‬‬ ‫‪V‬‬ ‫‪V‬‬ ‫‪T‬‬ ‫‪DS‬‬ ‫‪ GS‬‬ ‫‪2 ‬‬ ‫‪‬‬

‫‪W‬‬ ‫‪µe Coxide‬‬ ‫‪L‬‬

‫‪VDS‬‬ ‫=‬ ‫‪I DS‬‬

‫= ‪RnMOSFET‬‬

‫= ‪ Coxide‬הוא קיבול ליחידת שטח של קבל התחמוצת )הקבל שנוצר בשער בין מתכת השער לבין‬

‫‪2‬‬ ‫‪VDS‬‬ ‫ה‪ ��-‬בתעלה )עם התווך של שכבת התחמוצת ‪ . ((��02‬היות ו‪ , VDS < (VGS − VT ) -‬את האיבר‬ ‫‪2‬‬

‫להזניח‪.‬‬

‫לכן‬

‫‪L‬‬ ‫)‪(2‬‬ ‫‪ ε oxideε 0 ‬‬ ‫) ‪W (VGS − VT‬‬ ‫‪µe ‬‬ ‫‪ xoxide ‬‬

‫מכאן‪,‬‬

‫‪L‬‬ ‫)‪(3‬‬ ‫‪ ε oxideε 0 ‬‬ ‫‪W × RnMOSFET‬‬ ‫‪µ e ‬‬ ‫‪ xoxide ‬‬

‫‪16‬‬

‫= ‪RnMOSFET‬‬

‫‪VT = VGS −‬‬

‫ב‪ (1) -‬ניתן‬

‫‪xp‬‬

‫המחלקה להנדסת חשמל ואלקטרוניקה‬ ‫מכללה האקדמית אורט בראודה‬ ‫‪ 31350‬התקני מוליכים למחצה‬

‫]‪10 [cm‬‬ ‫] ‪= 3.5 − 2.587 = 1.41 [V‬‬ ‫‪ cm  3.9 × 8.85 × 10 −14 [F cm] ‬‬ ‫‪−4‬‬ ‫‪ × 20 × 10 [cm]× 400Ω‬‬ ‫‪350 ‬‬ ‫‪‬‬ ‫]‪2.5 × 10 −6 [cm‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪V ⋅ sec ‬‬

‫נציב את המספרים‪:‬‬

‫‪−4‬‬

‫‪2‬‬

‫‪17‬‬

‫‪VT = 4 −‬‬

‫המחלקה להנדסת חשמל ואלקטרוניקה‬ ‫מכללה האקדמית אורט בראודה‬ ‫‪ 31350‬התקני מוליכים למחצה‬

‫מבחן סוף סמסטר ב' תשע"ב‪ ,‬מועד א'‪29.06.2012 ,‬‬ ‫שאלה מס ' ‪ 20 ] 1‬נק ' [‬

‫פולס מרובע של קרן לייזר מייצר בנקודה ‪ x = 0‬של פיסת �� דקה זוגות אלקטרון – חור )���( )ראה איור(‪ .‬אורך‬

‫הפיסה‬

‫]‪[sec‬‬

‫‪−6‬‬

‫]‪[cm‬‬

‫‪−3‬‬


Similar Free PDFs