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Hans Oberlander
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Beitrag von Hans Oberlander » 08.05.2008 13:44

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ME Klausur 19. Juli 2006

In diesem Artikel schreibe bitte jeder, woran er sich erinnern kann.
Aufgabe 1
pn-Übergang

pn-Übergang ohne angelegte Spannung
Einige (hoffentlich alle) der gegebenen Werte:
A=125\mu m^2\\ N_a=10^{16}cm^{-3}\\ N_d=1,5\cdot 10^{16}cm^{-3}\\ W_p=W_n=0,6\mu m\\ D_p=8\frac{cm^2}{s}\\ D_n=25\frac{cm^2}{s}\\ \tau_p=125ns\\ \tau_n=40ns\\ U_T=26mV

1. Zeichnen des Querschnitts einer integrierten Diode (Dotierungen, Bereiche und Anschlüsse kennzeichnen)
2. Durch einfach Abschätzung entscheiden ob Bahnlänge unendlich oder kurz
3. Saettigungsstromdichte berechnen
4. Schaltsymbol der Diode zeichnen und Spannung (und + und - ) in Flussrichtung einzeichnen, Anschlüsse kennzeichnen
5. HF-KS-ESB zeichnen und Spannungen in richtiger Richtung einzeichnen
6. gd der Diode für idealen PN-Übergang berechnen bei U=0,7V

Aufgabe 2
Verständnis

1. Was ist Latch-Up?
2. Kanalmodulation im MOSFET erklären
3. Early-Effekt im BJT erklären
4. Lawinendurchbruch erklären
5. Gegebenen Querschnitt (hatte mehrere Schichten, vier Anschlüsse und einen Buried Layer) beschriften:
1. Bauelemente-Typ benennen
2. Anschlüsse benennen
3. n,p Gebiete einzeichnen
4. Werkstoffe eintragen (Metall, Si, Oxid)

Aufgabe 3
Bipolartransistor

Normale Schaltung wie in der Übung, nur Rc war eine Spule, kein Re...

1. Berechnen Sie Rb
2. HF-KS-ESB zeichnen
3. v = ua/ue zeichnen
4. gm, ge sowie re bestimmen

Aufgabe 4
MOSFET

1. Um was für einen Transistor handelt es sich ? n oder p ? Deplation oder Enhancement?
2. Die Anschlüsse des Transistors in der Schaltung benennen (Gate, Source, Drain, Bulk) und einzeichnen des wichtigsten Stromes, sowie der Eingangs-, als auch der Ausgangspannung
3. Nennen Sie die beiden verschiedenen charakteristischen Betriebsarten des MOSFETs mit den zugehörigen Bedingungen
4. Transferkennlinie und Ausgangskennlinie zeichnen + Gleichungen

Aufgabe 5
Optik

Einige der gegebenen Werte:
d\varphi_v=-0,25 (=25\%)\\ t=20a\\ I_{th}=55mA\\ \varphi_e(I_{AP})=9mW\\ I_{AP}=65mA

1. Welche Arten von Emission gibt es, Beschreibung
2. Innerer <==> äußerer Quantenwirkungsgrad... was ist das und Unterschiede, Symbole in Formel erkären
3. Ein Laser hat nach t=20 Jahre genau 25 % seines Lichtstromes verloren. Berechnen sie die MTBF in Abhängigkeit von \varphi_v
4. Welche Bedingung muss für einen Laser erfüllt sein? Erklären Sie die einzelnen Punkte in der Gleichung mit dem optischen Gewinn g = XXX ....(Schwellbedingung)
5. Modulationssteilheit Kappa des Lasers im Arbeitspunkt berechnen
Begriffe für die Klausur

In diesem Artikel möchte ich alle Begriffe, die man in der Klausur kennen sollte, zusammentragen.

Latch-UP Script Seite 203: Kurzschluss von der Versorgungsspannung auf Masse durch unerwünschte Schaltzustände des Chips

Tunnelstrom: Bei hoher Dotierung ist die Weite der RLZ klein, also das elektrische Feld groß. Dann tunneln Elektronen durch den Übergang.

Early-Spannung: Basisweite w abhängig von UBC (=RLZ). Durch Änderung der Spannung entsteht Basisweitenmodulation.

Quantenwirkungsgrad Quantenwirkungsgrad (QE). Der Quantenwirkungsgrad gibt an, wieviele der einfallenden Photonen einen Beitrag zum Photostrom liefern. Ein Wert von 0,8 bedeutet, daß 20% der einfallenden Photonen verloren gehen, also keinen Beitrag liefern. Verluste ergeben sich z.B. durch Reflexion, Absorption und durch Ladungsträgerrekombination..

LawinendurchbruchBei sehr großen elektrischen Feldern können Ladungsträger (Elektronen oder Löcher), die sich durch die Raumladungszone bewegen, zwischen zwei Stößen soviel Energie aus dem elektrischen Feld gewinnen, dass sie beim Stoß mit dem Gitter Valenzelektronen aus den Gitterbindungen herausschlagen (in das Leitungsband anheben) können und danach noch genug Energie besitzen, um nicht zu rekombinieren, sich also weiterhin im Leitungsband befinden. Dadurch werden neue Elektron-Loch-Paare erzeugt (Generationsmechanismus), ohne, dass die alten verschwinden. So wächst die Anzahl der Ladungsträger stark (exponentiell) an. Beim Lawinendurchbruch steigt der Strom im Vergleich zum Zenerdurchbruch sehr abrupt mit der Spannung an. Bei steigender Temperatur setzt der Lawinendurchbruch im Gegensatz zum Zenerdurchbruch erst bei höherer Spannung ein.

sq: Keine Einheit! Nur die Angabe, dass etwas quadratisch sein muss.

Bipolartransistor: Zwei (bi) Sperrschichten müssen überwunden werden.

UD: Diffusionsspannung, ca. 0,7V - Genau: Ut ln (ND NA / ni^2)

Ut: k T / q

Y-Parameter: Seite 147-148 im Script

n-MOS: n-leitender Kanal, Source und Drain n-dotiert.

Durchbruch: RLZs greifen durch, Abstand zwischen Drain und Source zu klein.

Raumladungszone=Verarmungszone: Armut an freien Ladungsträgern durch Änderung der Dotierung. Weiter in schwach dotiertem Gebiet.

Sperrschicht: Beide RLZs an einem sperrenden PN-Übergang. Internes elektrisches Feld vorhanden.

gm: Steilheit = IC / UBE Kleinsignal, also differentiell am Arbeitspunkt (Script EBE S.166)

gBE: gm / Bf am Arbeitspunkt

Querschnitte:
Diode: Seite 103
Schottky: Seite 110
JFET: Seiten 115 und 126
Bipolartransistor: Seiten 132 und 138
MOS: Seite 156 (ebe scipt anhang)

Ersatzschaltbilder:
Diode: Seite 104
JFET: Seiten 128 und 128
Bipolartransistor: Seiten 144 und 146
n-MOS: Seiten 181, 183 und 189

Kennlinien:
Diode: Seite 106
JFET: Seite 121
Bipolartransistor: Seite 134
n-MOS: Seite 163 (ebe scipt anhang)

Ferminiveau: Bis hier ist das Band bei 0Kelvin besetzt.

Valenzband: Darunter, vollständig besetzt

Leitungsband: Darüber

EF, EC, EV, Eg, EA,ED Ferminiveau, Leitungsband, Valenzband, Bandabstand, Akzeptorniveau, Donatorniveau

Welche Ladungsträger sind in der Basis für die Leitung verantwortlich? Minoritäten

Welche Ladungsträger sind im MOS für die Leitung verantwortlich? Majoritäten

Kanal im MOSFET: Woran erkennt man p/n-Kanal, wann ist er selbstleitend?

Kanal im MOSFET: Enhancement: Selbstsperrend, Depletation: selbstleitend

intrinsisch: undotiert, eigenleitend

Störstellenreserve: Bei niedrigen Temperaturen sind noch nicht alle Störstellen ionisiert.

Störstellenerschöpfung:
"Wurde die Temperatur so weit erhöht, dass alle Dotieratome ionisiert sind, d. h. zur Leitung beitragen, spricht man von Störstellenerschöpfung. Die Eigenleittemperatur stellt den Übergang zwischen der Störstellenerschöpfung zur Eigenleitung des Halbleiters dar." Quelle: Wiki Editiert von: Easyrider

NC, NA,ND: ?, Akzeptoren-Dichte (Löcher), Donatoren-Dichte (Elektronen) im Halbleiter

Transistor: UT, mC ???

Transistor Bf: Statische Stromverstärkung, IC / IB
Merkmale eines Diffusionstransistors (zb Bipolar): Ortsunabhängiges Dotierungsprofil und Feldfreie Bahngebiete
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the_uploader
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Re: Klausuren

Beitrag von the_uploader » 19.07.2008 16:18

Hier sind die Lösungswege für die Probeklausur.
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LoveBuzz
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Re: Klausuren

Beitrag von LoveBuzz » 02.08.2008 09:26

So hier also die Rekonstruktion der Klausur vom 31.07.2008. Bei Fehlern bitte PM an mich.

edit: noch ein paar Fragen geändert
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Zuletzt geändert von LoveBuzz am 01.02.2009 17:14, insgesamt 1-mal geändert.

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Hans Oberlander
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Beitrag von Hans Oberlander » 13.01.2009 21:01

Hier gibt es mal noch was
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Hans Oberlander
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Re: Klausuren

Beitrag von Hans Oberlander » 11.03.2009 20:31

Mikroelektronik Klausur Wiederholer WS 2008/2009
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Hans Oberlander
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Re: Klausuren

Beitrag von Hans Oberlander » 15.07.2009 10:03

Probeklausur für das SS 2009. Ist die Wiederholerklausur vom WS 2008/2009 wie im vorherigen Beitrag.
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thodel
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Re: Klausuren

Beitrag von thodel » 25.07.2009 12:43

Lösungen zur Probeklausur SS2009 (entspricht der Wdh-klausur 2008/09) aus der Konsultation mit Herricht:

1.
b) Phi_Bn = 0,78 V
c) U = 0,6658 V
d) I_schottky = ca. 19,7954 mA
I_schottky/I_pn = 150
f) Cjo = 22 fF
g) Cj = 5,5 fF
h) Rn = 40 Ohm
i) tau = 0,22 µs

3.
b) R = 6,8 KOhm
d) g_m = 0,1S
r_ds = 850 Ohm
e) S = ca. 54

4.
e) => Sättigungsbereich

5.
e) R_v = 820 Ohm
P_v = ca. 257 mW
f) U_Sperr,max = 2,1 V
g) Î_d = 37,55 mA (oder 30,55 mA ? ,war unleserlich, aber das erste ergebnis sollte es sein,hab noch nicht
nachgerechnet)

drjones192
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Re: Klausuren

Beitrag von drjones192 » 25.07.2009 17:46

Die Lösungen für 5 e) bis g) gelten nur für Uf=2,1V (statt 1,82V) und IDA=7,5mA (statt 8mA)

Sternquell
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Re: Klausuren

Beitrag von Sternquell » 25.07.2009 18:35

So ich hab mal versucht die 3e) zu lösen falls etwas falsch sagt bescheid.
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Re: Klausuren

Beitrag von theerdmann » 26.07.2009 16:01

Ich denke du hast einen Umstellfehler, der 1-gm*rds Term ist eigentlich ein 1+gm*rds Term. Im Anhang mal meine Lösung. Mit den gerundeten Werten gm=0,1S und rds=850Ohm kommt man bei mir ziemlich genau auf die S=54.

Ciao Christoph
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Re: Klausuren

Beitrag von lguenther » 01.08.2010 11:46

Ich hab mal die Lösungen für die Probeklausur 2009 zusammengefasst. Die Endergebnisse passen zu denen, die der Herricht rausgegeben hat, bis auf bei Aufgabe 5 (später mehr). Hab auch versucht die Lösungswege einzutragen, sollte soweit alles stimmen und ich hoffe, dass mans lesen kann.

Bei 5. gabs ein paar Probleme. Ich hab die Aufgabe so gerechnet, wie ich das für richtig halte und mit den Werten, die gegeben waren. Wenn man auf die Lösungen vom Herricht kommen möchte, dann muss man für Uf 2,1V nehmen und Ida muss 7,5mA sein. Außerdem muss man bei der Rechnung von Rv folgendermaßen rummögeln:

R_{v}=\frac{1}{2\pi I_{da}} \int_0^\pi \ (\hat{U} sin(x)-U_{F}) \, dx

Die Berechnung für die Leistung erfolgt dann mit dem neuen Widerstand aber der Formel, die ich auch hab. Wenn jemand plausibel erklären kann, warum man einmal so und einmal andersrum rechnet...bitte immer her damit. Ich denke, dass die Rechnung mit angepasster Amplitude richtig ist und vor allem, dass man, wenn man sich für eins entscheidet auch Pv und Rv auf gleiche Art und Weise berechnen sollte.

Beim KS-Ersatzschaltbild in aufgabe 3 muss die Stromquelle natürlich raus (unterbrochen) die kommt ja erst später dazu. Ia fließt also auch etwas anders. In den Rechnungen hab ich das aber richtig berücksichtigt.

Gruß Ludwig
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Zuletzt geändert von lguenther am 01.08.2010 12:29, insgesamt 2-mal geändert.

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Re: Klausuren

Beitrag von TFWalther » 01.08.2010 12:20

Lösungen zur 2008er Klausur als pdf

edit: 5d geändert
ESB bei 2. aktualisiert
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Zuletzt geändert von TFWalther am 01.08.2010 18:27, insgesamt 2-mal geändert.

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Re: Klausuren

Beitrag von Robsen » 01.08.2010 14:11

Lösungen der Klausur 2008
Leichte Abweichungen zu TFWalther
Mangels offizieller Bestätigung der Ergebnisse muss sich halt jeder selbst eine Meinung bilden.
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Re: Klausuren

Beitrag von TFWalther » 07.08.2010 16:13

Klausurrekonstruktionsbeitrag zur Klausur des SS 2010:

viewtopic.php?f=40&t=9247

Antipas
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Re: Klausuren

Beitrag von Antipas » 05.08.2012 12:11

Hallo Leute,

ich habe mal eine kleine Zusammenfassung für ME-Geschrieben,

mir hat es geholfen die Klausur zu bestehen, vielleicht hilft es euch auch.

Wenn es noch Fehler geben sollte, dann schreibt mir einfach eine PN und ich korrigiere das.

mfg.

Antipas.
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