µ µ 1µm µ µ

PROBLEMAS PROPUESTOS DE ELECTRÓNICA
1)
B.2
Suponiendo que en un semiconductor estamos en equilibrio térmico a) Demuestre que el
campo eléctrico y la diferencia de potencial entre dos puntos del material vienen dadas
por las expresiones mostradas a continuación.
KT dp
KT dn
ζ = – ------- × --------- = ------- × --------q pdx
q ndx
KT n ( x 2 )
KT p ( x 1 )
- = ------- ln -----------φ ( x 2 ) – φ ( x 1 ) = ------- ln -----------q n ( x1 )
q p ( x2 )
b) Utilice dichos resultados para obtener la expresión del potencial de contacto (Vbi) de
una unión pn abrupta en función del dopado de ambas regiones. Explique las aproximaciones efectuadas.
2)
Obtenga el valor de la anchura total de la región de transición de una unión pn abrupta de
Silicio a Temperatura ambiente para los dos casos siguientes: a) Nd=Na=1016cm-3; b)
Na=1016cm-3;Nd=1017cm-3. Compare en ambos casos las dimensiones dentro de cada
lado de la unión. c) Calcule para el caso a) el campo eléctrico en x=0 y el valor de la concentración de portadores en ese punto.
3) La ecuación correspondiente a la intensidad inversa de saturación de un diodo ideal viene
dada por:
Dn
DP
2
I o = qAn i ---------------------------- + -----------NA ( Xp – xp ) ND Lp
a) Comente todos los términos que aparecen en dicha ecuación y las condiciones que deben
verificar las dimensiones del dispositivo para que sea válida. b) Compruebe si se verifican en
un diodo cuyos datos se muestran a continuación y calcule el valor de I o en dicho caso.
Suponga un diodo de Silicio, unión abrupta, un área de 100mm2 y Temperatura
ambiente.Indique por qué el valor de µ n no coincide con el valor dado en las Tablas de clase
y sí coincide el de µ p .
17
–3
15
–3
N A = 10 cm
N D = 10 cm
Xp = 1 µ m
L n = 50 µ m
X n = 50 µ m
L p = 10 µ m
2
µ n = 800cm ⁄ ( v x s )
2
µ p = 471cm ⁄ ( v x s )
c) Calcule los parámetros que caracterizan los efectos capacitivos en el diodo cuyos datos se
dan en este problema.
Nota: Haga las aproximaciones que considere oportunas para el cálculo de x p y x n , sabiendo
1 + -----1 - 1 ⁄ 2
que: W = 2ε
----- V bi  -----N

q
A ND
4)
Obtenga, de forma aproximada, el valor de tensión e intensidad a la cuál comenzará el
efecto de alta inyección para un diodo de Silicio con los siguientes valores: Io=10-14A
Nd=1016cm-3; Na =1018cm-3(Suponga que la alta inyección comienza cuando el número
de portadores minoritarios inyectados se iguala a la concentración de impurezas).
5)
El campo eléctrico de ruptura por avalancha para el Silicio es 3x105V/cm. Estime, de
PROBLEMAS PROPUESTOS DE ELECTRÓNICA
B.2
forma aproximada, cuál debe ser el dopado de un diodo simétrico (Na=Nd=N) para que
tenga tensión de ruptura: -50v, -10v, ó -5v. (Desprecie el valor de Vbi frente a la tensión
de ruptura).
6) .En el circuito de la figura ambos diodos son
idénticos, conduciendo 10mA a 0.7V y
100mA a 0.8V. Encontrar el valor de R para el
cual V=50mV.
I
10mA
D1
D2
R
V
7) En t=0, la fuente de tensión del circuito de la Figura conmuta entre +10v y -10v. Se pide:
a) Obtener en t =0-, en t =0+ y en t → ∞ , el valor de la corriente y la tensión del diodo.
b) Ilustrar gráficamente la evolución
R
temporal id(t) y vd(t) para t >0 expliDatos diodo:
+
cando las aproximaciones efectuadas. .
I =10-12A, n=1, Rs=0
Vd
c) Indicar cómo el área, dopado, tipo de
semiconductor,etc...del diodo afectan al tiempo de conmutación de
este circuito
Vi(t)
-
o
τT= 0.1µs
Cjo=10pF; m=1/2; Vbi=0.7v