ME Klausur SS2006

d.ter · Beitrag von **d.ter** » 30.07.2008 20:01

@1. Aufgabe:

In der Aufgabe steht "ideale Diode", das heißt m=1.

dany · Beitrag von **dany** » 30.07.2008 21:37

ja das weiß ich, aber rein der Form halber

Beitrag von **Hans Oberlander** » 31.07.2008 13:50

Vier gewinnt. Hoffmer das es gereicht hat. Ich liebe dieses tolle Fach mit den noch tolleren Mitarbeitern (außer Herr W., der ist i.O.)

jcm · Beitrag von **jcm** » 31.07.2008 14:00

Nach der bescheidenen Klausur würde es mich nicht wundern, wenn die vorher hier ins Forum geschaut hätten, um genau die Aufgaben rauszusuchen, die kaum den Übungen und den Klausur-"Mitschriften" entsprechen. Das war ja nicht meine erste MEL-Prüfung, aber das Ding heute war wohl mit Abstand die bescheidendste und enthielt ca. 90% Themen, die so entweder nicht angekündigt waren, nie oder nur ganz kurz mal in der Übung besprochen wurden und mit den Klausuren der letzten Jahre rein gar nichts zu tun hatten.

Ich bin ja mal gespannt... zum Glück muss ich nur bestehen

kingkay · Beitrag von **kingkay** » 31.07.2008 14:09

ich habe hier mal n paar lösungen für die aufgaben:

1.aufgabe:
b) barrienhöhe berechnen: = 0,8V
c) U berechnen über den strom durch eine pn-diode parallel zu schottky-diode: U = 0,7
d) Strom durch schottky und pn mit U: Ischottky = 35mA, Ipn = 5mA
e) herleiten der Sperrschichkapazität
f) Cjo berechnen: Cjo= 21,7fF
g) Cj bei U=-10V: Cj= 5,47fF

2.Aufgabe:
Verständnisfragen(Ankreuzen) und ESB
Latch-Up, Kanalmodulation, Early-Effekt, Kleinsignal-ESB ausfüllen, ...

3.Aufgabe:
b) Rv berechnen: Rv = 800ohm, Ua = 5V
c) ESB von NF-Kleinsignal-ESB
d) gm, gbe, gce berechnen: gm = 18S, gbe = 5,5ohm , gce = 146ohm
e)...

4.Aufgabe:
MOSFET: reale Ausgangslinie(Id(Uds) und Id(Ugs)) zeichnen, Welcher Bereich? --> Sattigung,...

5.Aufgabe:
Diode mit Vorwiderstand Rv und Spannungsquellle Ug(t) = Ug,spitze * sin(w*t)
Rv berechnen: 3,4...kohm
...

das wars erst ma

Stormbreaker · Beitrag von **Stormbreaker** » 31.07.2008 15:08

1. Aufgabe:
a)Kennzeichnen Sie in dem Banddiagram die Stelle, an der sich w befindet und schraffieren Sie den Bereich dazwischen!
b) Berechnen Sie $\phi_B$ !
Aus der Formelsammlung, die der Klausur beilag ergab sich: $U_D=\phi_B-\frac{W_C-W_F}{q}$ . Gegeben war $U_D=0,68V$ sowie $N_D=10^{17}cm^{-3}$ zB, wie man aber auf das Potenzial kam, wusste ich nicht. Weiß jemand Rat und kann mir die Lösung nennen?
c)Gegeben war eine Stromquelle ( $I_0=10mA$ ), welche eine normale PN-Diode speiste sowie eine Z-Diode, welche beide parallel zueinander lagen. Auf Grund des eingespeisten Stromes ergibt sich eine Spannung $U$ über den beiden.

Wie hoch ist diese Spannung? (Formel, Wert)
Hinweis: Der Strom der Schottky-Diode ist zu berechnen mit: $I=I_{Est}(e^{\frac{U}{U_D}}-1)$ , der Strom der PN-Diode mit $I=I_{S}(e^{\frac{U}{U_D}}-1)$ . Der Sättigungsstrom der normalen Diode war gegeben, der Strom $I_{Est}$ war zu berechnen nach einer Formel, an die ich mich leider nicht mehr erinnern kann.
d)Wie hoch sind jeweils die Ströme der normalen PN-Diode under der Schottky-Diode?
Wie groß ist das Verhältnis? (Formel, Wert)

e)Gegeben ist ein Metall-Halbleiterübergang (Schottky-Diode) im thermischen Gleichgewicht. Weiterhin gegeben war: $U_D=0,68V$ , $\varepsilon_{r,Si}$ , $N_D=10^{17}cm^{-3}$ , $n_{i0}=1,5*10^{10}cm^{-3}$ . Berechnen Sie die Sperrschichtkapazität in Abhängigkeit von $U$ !

Beginnen Sie bei der Herleitung der Sperrschichtkapazität mit der Berechnung von $w(U)$ ! Benutzen Sie zur Herleitung folgende Formel: $C_j(U)=\left|\frac{dQ_{RLZ}}{dU}\right|$ . Randbedingungen: $E(w)=0$ , $\Psi (0)=U$ und $\Psi (w)=U_D$ !
Hinweis: $Q_{RLZ}=\bigint_{0}^{w(U)}\rho dx$ .

f)Wie groß ist die Sperrschichtkapazität bei $U=0V$ ?
g)Wie groß bei $U=-10V?$
2.Aufgabe:
Welche dieser Bauteile (2 sind anzukreuzen) beruhen auf dem Lawineneffekt?
[] Z-Diode mit Durchbruchspannung kleiner als 5V
[X] Z-Diode mit Durchbruchspannung größer als 5V (in der einen Aufgabe war eine Z-Diode mit 5,2V)
[X] Avalanche-Fotodiode (avalanche bedeutet Lawine)
[] p-i-n-Diode
Die Kanallängenmodulation beruht auf
[X] Einer Erhöhung der Spannung $U_{DS}$
[] Einer Erhöhung der Spannung $U_{GS}$
Latch-Up..
[X]Führt zur irreversiblen Zerstörung eines CMOS auf Grund von parasitären BJT
[]Führt zur irreversiblen Zerstörung eines CMOS auf Grund von regulären BJT
[]Führt zur reversiblen ...?

Gegeben war ein HF-KS-ESB eines BJT mit Bauelementen, jedoch ohne jegliche Bezeichnungen. In dem ESB war alles wie gehabt bis auf eine Besonderheit und eine weitere noch zu erwähnende Sache:
$r_B\neq 0$ und eine Kapazität, die parallel zu der üblichen $C_{BE}$ lag.
3. Aufgabe:
Gegeben: NPN-BJT mit $U_{CC}=12V$ , $U_{BEA}=0,6V$ sowie einer Stromquelle $I_L=0,5A$ , $U_Z=5,6V$ , $r_Z=?$ , $I_Z=3mA$ sowie $B_f=\beta_{f0}=99$ , $U_{eaf}=72,2V$ , $m_c=1,058$ , $U_T=26mV$ .

b)Berechnen Sie $R_V$ ! (Formel, Wert)! ( $R_V=\frac{U_{CC}-U_Z}{I_Z+\frac{I_L}{1+B_f}}=800\Omega$ )
Berechnen Sie $U_a$ ! (Formel, Wert) ( $U_a=U_Z-U_{BEA}=5V$ )
c) Zeichnen Sie das NF-KS-ESB der Schaltung!
(rz parallel zu rb in reihe mit rb.. Bild kommt später Leute!)
d)Berechnet Sie $g_m$ , $r_{be}$ $r_{CE}$ (Formel. Wert) mit folgender Formel: $I_C=I_S(e^{\frac{U_{BE}}{m_cU_T}}-1)(1+\frac{U_{CE}}{U_{eaf}})$ !
( $g_m=18S$ )
e)Berechnen Sie den KS-Ausgangswiderstand $r_a=\frac{u_a}{i_a}$ ! (Formel, Wert)
4. Aufgabe:
Gegeben ist ein n-Kanal-MOSFET (Depletion), mit einem Drainwiderstand. Weiterhin gegeben sind: $U_{CC}=3V$ , $U_a=1,5V$ sowie $U_{GS}=0V$ , $U_{th}=-1V$ .

Was für eine Art Transistor ist es?
[]n-Kanal-Depletion-JFET
[]n-Kanal-Depletion-MESFET
[X]n-Kanal-Verarmungs-MOSFET

Ordnen Sie den einzelnen Anschlüssen ihre Bezeichnung zu!
Bulk,Gate,Source,Drain
(wo das hinkommt wissen wir ja alle noch, gell?)

Zeichnen Sie die realen Transfer- und Ausgangskennlinien ( $I_D(U_{DS},U_{GS})$ dieses Transistors!

In welchem Bereich befindet sich der Transistor?
$U_{DS,sat}=0V-(-1V)=1V$
$U_{DS}>U_{DS,sat}$ => gesättigter Bereich!
5. Aufgabe:
a)Zeichnen sie einen Schaltkreis zum Betrieb einer Diode an einer Wechselspannungsquelle mit ihrem erforderlichen Widerstand $R_V$ und bezeichnen Sie alle in der Zeichnung vorkommenden Elemente korrekt! (V wie Varaktor für die Diode)

Wenn ihr diese Klausur mithelfen zu rekonstruieren würdet, wäre das ultracool!20>

Beitrag von **Hans Oberlander** » 31.07.2008 16:19

1.

b) $U_D=\phi_B-\frac{W_C-W_F}{q}$

$n \simeq N_D = \ N_C \ e^{-\frac{W_C \ W_F}{k\ T}}$

$\phi_B = U_D \ + \ \frac{kT}{q} \ln(\frac{N_C}{N_D}) = U_D \ + \ U_T \ln(\frac{N_C}{N_D})$

c) Mir Depp ist der Strom der normalen Diode nicht eingefallen xD

3.

b) $R_v = \ 800 \Omega$ kam bei mir glatt raus

d) $g_m = \ 18 S$ auch glatt

$r_{be} = \ 5,5 \Omega$ glatt

4.

Was für eine Art Transistor ist es?
[]n-Kanal-Depletion-JFET
[]n-Kanal-Verarmungs-MESFET <--- Stand hier
[X]n-Kanal-Verarmungs-MOSFET

Stormbreaker · Beitrag von **Stormbreaker** » 31.07.2008 16:29

Das ist ja cool!
Aber warum gilt eigentlich diese Vereinfachung? Gibt es auch eine genaure Formel, die ich hätte anwenden können?

Stimmt also meine Formel zur Berechnung von $R_V$ nicht? Ich dachte $R_V=\frac{12V-5,6V}{3mA+\frac{0,5A}{99}}=\frac{6,4V}{8,05051mA}\approx 794,981\Omega$ ?

Beitrag von **Hans Oberlander** » 31.07.2008 16:44

LoveBuzz · Beitrag von **LoveBuzz** » 31.07.2008 16:46

5.)
eine LED wird mit wechselspannung und einem vorwiderstand betrieben.
gegeben:
$u_G(t)=\hat{U}_G\cdot \sin(\omega t} \qquad U_{Geff}=16V, U_F=3,2V, U_{Sperr, max}=30V$ $I_{FA}=4mA, I_{FAmax}=20mA (fuer 15ms)$

vereinfachte diodenkennlinie: (mittleren Strom $I_{FA}$ ) $\Large\hspace{5}\unitlength{1} \picture(175,100){~(50,10){\longrightar[75]}~(50,0){\longupar[75]}~(140,0){U}~ (40,70){I}~(100,18){\line(0,60)}~(80,0){U_F}$
mit mittleren Strom $I_{FA}$

a) Schaltplan mit allen Strömen, Spannugnen und Zählpfeilen
b) Vorwiderstand berechnen
c) maximale Sperrspannung... Durchbruch?
d) maximaler Diodenstrom... zulässig?
e) ausgesand Wellenlännge abhängig von: (2 sachen)
f) Photenengeneration erkären

edit: anstatt eure coolen ergebnisse zu vergleichen (klausur is eh vorbei) solltet ihr lieber die aufgaben rekonstruieren!

Beitrag von **MrGroover** » 31.07.2008 21:08

Wäre mal jemand von euch so gut, und würde die Aufgaben mal als Artikel/Download zusammenfassen? Kein Schwein und keinen Studenten interessieren im nächsten Semester die Lösungen. Die Klausuren sind üblicherweise immer so aufgebaut, dass die Antworten zu bekannten Fragen gesucht sind und nicht die Fragen zu bekannten Antworten. Deshalb nicht vergessen, die Fragen zusammen zu fassen und an entsprechender Stelle zu veröffentlichen...

kingkay · Beitrag von **kingkay** » 31.07.2008 21:11

@ Strombreaker
nicht das es zu verwirrung, aber in aufgabe 4 musst du uds mit uds,sat vergleichen und uds war 1,5 V
daraus folgt das er sich im sättigungsbereich befindet.

jcm · Beitrag von **jcm** » 31.07.2008 23:11

Das mit dem Zusammenfassen hat doch auch nur den Übungscharakter der MEL-Übungen. Für die nächste Prüfung schauen die doch hier rein und wissen genau, was nicht drankommt. Das ist dasselbe, wie mit der bereits als Artikel vorhandenen Klausur. Wer die Themen/Aufgaben durchgegangen ist, war für die Klausur genauso vorbereitet wie vorher. Na Danke auch. Es macht glaube ich mehr Sinn für MEL die Sachen auf Papier zu sammeln und mal beim FSR zu hinterlegen...

Übrigens: sehr sinnvoll, 'ne Klausur mit 75% Diodenmisst zu füllen. Ist mal was neues

LoveBuzz · Beitrag von **LoveBuzz** » 31.07.2008 23:51

so freunde, eh jamand anders sich noch die mühe macht... ich habe mal das ganze mal ein bisschen zusammengefasst...es fehlen ein paar fragen... hier zu sehen...
bei kritik o.ä. bitte per PM melden...
ansonsten würde ich sie hochladen bzw. schriftlich beim FSR abgeben...
übrigens: man kann wohl kaum erarten, dass die jedes jahr die gleichen klausuraufgaben nehmen. wichtig ist meineserachtens, dass mal eine echte klausur zur verfügung steht, damit man das geforderte niveau erahnen kann

Stormbreaker · Beitrag von **Stormbreaker** » 01.08.2008 08:18

Ich verstehe immer noch nicht, wie man

Hans Oberlander hat geschrieben: $n \simeq N_D = \ N_C \ e^{-\frac{W_C \ W_F}{k\ T}}$

als Annahme treffen kann. Worauf begründet sich dies? Und wenn ich diese Vereinfachung nicht verwenden will, wie lautete dann der exakte Weg?

rumsbums · Beitrag von **rumsbums** » 01.08.2008 09:11

Die Vereinfachungsbedingung heißt glaube ich "Störstellenerschöpfung". Und ich Depp hab das genau so wie ihr gerechnet, nur nicht mit n=Nd sondern n=ni0...

Stormbreaker · Beitrag von **Stormbreaker** » 01.08.2008 09:48

Oh, ich dachte dies sei bloß eine Sache der PN-Übergangs, nicht des Metall-Halbleiterkontaktes! Ich hab im Übrigen noch eine Aufgabe aus der Klausur beizutragen, die hier noch nicht kam:
Gegeben war ein PNP-BJT und ein Achsendiagramm mit $U_{BC}$ als Ordinate und $U_{BE}$ als Abszisse. Ordnen Sie den einzelnen Bereichen des Achsendiagramms folgende Begriffe zu: a)vorwärts aktiver Betrieb, b)gesättigter Betrieb, c)Sperrbetrieb, d)Rückwärts aktiver Betrieb

Beitrag von **Hans Oberlander** » 01.08.2008 10:32

Stormbreaker hat geschrieben:Oh, ich dachte dies sei bloß eine Sache der PN-Übergangs, nicht des Metall-Halbleiterkontaktes! Ich hab im Übrigen noch eine Aufgabe aus der Klausur beizutragen, die hier noch nicht kam:
Gegeben war ein PNP-BJT und ein Achsendiagramm mit $U_{BC}$ als Ordinate und $U_{BE}$ als Abszisse. Ordnen Sie den einzelnen Bereichen des Achsendiagramms folgende Begriffe zu: a)vorwärts aktiver Betrieb, b)gesättigter Betrieb, c)Sperrbetrieb, d) rückwärts aktiver Betrieb

..

Stormbreaker · Beitrag von **Stormbreaker** » 02.08.2008 08:45

Und da ist mir auch gleich noch eine weitere Frage eingefallen:
Was beeinflusst die Flachbandspannung einer MIS-Struktur?
a)Bulkdicke
b)Gatematerial
c)Oxidladung

(2 anzukreuzen)

LoveBuzz · Beitrag von **LoveBuzz** » 02.08.2008 09:27

so, die klausur steht jetzt (hoffentlich vollständig) im downloadbereich....

rumsbums · Beitrag von **rumsbums** » 02.08.2008 09:32

Stormbreaker hat geschrieben:Und da ist mir auch gleich noch eine weitere Frage eingefallen:
Was beeinflusst die Oxidladung eines MIS?
a)Bulkdicke
b)Gatematerial
c)Dotierung

War's nicht eher:
Was beeinflusst die Flachbandspannung in einer MIS-Struktur?
Bulkdicke/Gatematerial/Oxidladung

Beitrag von **Hans Oberlander** » 02.08.2008 09:44

Japp das wars.

Beitrag von **MrGroover** » 02.08.2008 12:01

@LoveBuzz: Danke dir.

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