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:
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:
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
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