Questões de Concurso sobre Física de semicondutores

Devido a uma falha no processo de fabricação de uma junção PN de silício, o lado P ficou sem dopagem.

Considerando a temperatura de 300 K, número intrínseco do silício de, aproximadamente, 10¹⁰ e/cm³ e o número de doadores do lado N igual a 3 x 10¹⁶/cm³ , a voltagem na barreira de potencial dessa junção é de aproximadamente

(Obs: constante de Boltzman (k) = 1,38 x 10^-23 J/K; carga do elétron (q) = 1,6 x 10^-19 C; ln(3)≈1,1 e ln(10)≈2,3)

A energia é responsável por produzir trabalho no nosso cotidiano e pode se manifestar de diversas formas. Assim, qual tipo de energia utiliza painéis fotovoltaicos contendo materiais semicondutores para captar a luz e convertê-la em corrente elétrica?

A física do estado sólido estuda as propriedades macroscópicas da matéria sólida a partir de suas interações atômicas, permitindo o desenvolvimento da eletrônica moderna. Sobre a teoria de bandas e semicondutores, assinale a alternativa CORRETA.

Analise as sentenças sobre padrões de medição em sistemas elétricos:

I – Padrão de tensão de efeito Hall quântico ocorre em um semicondutor bidimensional submetido a baixas temperaturas e campos magnéticos intensos;

II – Padrão de resistência de Josephson é produzida em uma junção supercondutora irradiada com micro-ondas de frequência conhecida;

III – Padrão de corrente é definida em termos da carga elementar (é) e sua materialização é feita indiretamente utilizando as constantes de Josephson e de Von Klitzing.

Está correto o que se afirma em

Os reguladores de tensão podem ser circuitos complexos, que geralmente utilizam circuitos integrados e transistores. Em algumas aplicações, usamos o diodo Zener para simplificar a construção do regulador. O símbolo para esse diodo é mostrado na alternativa

É possível expressar a energia de um elétron em um cristal por uma função de energia E(k) que depende do vetor de onda k, o qual está relacionado ao momento do elétron; em um semicondutor, a relação E(k) é sempre aproximada pelo modelo de poço quântico ou pelo modelo de partículas livres.

O aumento do fator de qualidade em microcavidades ópticas pode melhorar a eficiência de lasers semicondutores.

A respeito da produção dos raios-X, é correto afirmar que

Um cilindro maciço, de raio 𝑅, feito de material não condutor e infinitamente longo, apresenta uma distribuição de densidade de carga definida como p=$\frac{{}^{r2+C}}{r\sqrt{r}}$ onde 𝐶 é uma constante. Considere a constante de permissividade do meio como sendo 𝜀. O campo elétrico na região em que

A condutividade é uma expressão numérica da capacidade de uma água conduzir a corrente elétrica. Em geral, níveis superiores a ________ indicam ambientes impactados.

Assinale a alternativa correta que preenche a lacuna do excerto:

Considere a figura 15 com as situações de polarização de junções Schottky.

Figura 15

S. M. Sze, Physics of Semiconductor Devices, 2nd ed, Wiley, 1981, p. 249.

Assinale V para (verdadeiro) ou F para (falso) diante das afirmativas a seguir:

( ) Nos casos (a), a barreira não depende da tensão de polarização.

( ) Para polarização reversa severa, ocorrerá tunelamento.

( ) Para polarização reversa, a barreira é definida pela junção.

Assinale a alternativa com a sequência correta.

Considere a figura 17, em que se apresentam duas situações que favorecem a obtenção de contatos ôhmicos em dispositivos eletrônicos.

Figura 17

S. M. Sze, Physics of Semiconductor Devices, 2nd ed, Wiley, 1981, p. 306.

Assinale V para (verdadeira) ou F para (falsa) para as afirmativas a seguir:

( ) No caso (a) pode existir assimetria da curva do módulo da corrente versus a tensão, mesmo que pequena.

( ) Essas estratégias só funcionam para semicondutores tipo n.

( ) No caso (b) o mecanismo principal de injeção de carga será tunelamento.

A sequência correta é:

Considere que, em um semicondutor intrínseco, com baixa concentração de portadores de carga, a distribuição de elétrons entre as bandas de valência e de condução pode ser aproximada pela distribuição de Maxwell-Boltzmann, que pode ser escrita na seguinte forma:

$\frac{N\left(E\right)}{N}=\frac{1}{Z}{e}^{\frac{-\left(E-E_0\right)}{kT}}$

onde N(E) é número de partículas em uma determinada energia E; N é o número total de partículas no sistema; Z é uma função de partição; E₀ é um nível de energia de referência; k é a constante de Boltzmann (8,617 × 10^-5eV.K^-1); e T é a temperatura de equilíbrio.

Sabendo que o band-gap do silício puro é de 1,1 eV, qual é aproximadamente a razão entre o número de elétrons na base da sua banda de condução e no topo da sua banda de valência em uma temperatura de 27oC?

Considere o transistor NPN da figura a seguir:

Antes de ser colocado em um circuito, esse componente pode ser verificado com um multímetro na configuração para teste de diodos. No funcionamento normal do transistor, há duas medições que resultarão em leituras de tensão. Assinale a alternativa que apresenta o terminal do multímetro (positivo e negativo) e o ponto (B, C e E) ao qual ele estará conectado para essas duas medições:

Para explicar os conceitos relativos às propriedades da matéria, um professor utilizou três frascos (1, 2 e 3), colocou 500 mL de água em cada um deles e adicionou a mesma quantidade de determinada substância em cada um dos frascos. Verificou que, em 1, a substância se dissolveu totalmente; em 2, houve dissolução parcial e, em 3, a dissolução foi muito pequena. O professor, a seguir, mergulhou, nas soluções contidas nos frascos, eletrodos ligados a uma lâmpada e a uma bateria, conforme a figura a seguir. Isso foi feito para verificar a condutividade elétrica, observada pelo brilho de cada lâmpada.

(https://www.profpc.com.br/Exerc%C3%ADcios%20de%20Qu%C3%ADmica/Setor%20Alfa/Alfa%20-%20M%C3%B3dulo%2018.pdf/Adaptado)

Como resultado do experimento, os alunos verificaram que o brilho da lâmpada foi

Considere a figura 14 com os mecanismos de formação da barreira Schottky em uma junção metal-semiconductor:

Figura 14

S. M. Sze, Physics of Semiconductor Devices, 2nd ed, Wiley, 1981, p. 247.

Assinale V para (verdadeira) ou F para (falsa) diante de cada afirmativa a seguir:

( ) Na inexistência de defeitos na superfície do semicondutor, a barreira dependerá da função trabalho do metal.

( ) A barreira Schottky surgirá sempre, porque o metal sempre causa defeitos no semicondutor.

( ) Superfícies semicondutoras ricas em defeitos tornam a barreira independente do metal.

Assinale a sequência correta.

Os materiais comportam-se de maneira diferente segundo sua capacidade de transportar corrente elétrica. Assim, podem ser classificados em condutores, semicondutores e isolantes. Os condutores são materiais que permitem a passagem de corrente elétrica com certa facilidade. De forma geral, os isolantes são materiais que não permitem a passagem de corrente elétrica através de sua estrutura. Os semicondutores são o meio termo e apresentam características intermediárias entre o condutor e o isolante. Os semicondutores deram um avanço tecnológico significativo para a história da Física nas áreas da microtecnologia e nanotecnologia. Assinale a alternativa que apresenta os principais materiais com propriedades semicondutoras.

O efeito fotoelétrico é um fenômeno no qual a luz incidindo em um material pode arrancar elétrons desse material. O estudo do efeito fotoelétrico por Albert Einstein, em 1905, foi fundamental para o desenvolvimento da teoria quântica da luz e lhe rendeu o Prêmio Nobel de Física em 1921. Durante o efeito fotoelétrico, a energia dos fótons incidentes pode ser transferida para os elétrons do material. Se a energia dos fótons, que depende da ______ da luz, for suficiente para superar a energia de ______, os elétrons serão liberados do material. Já a quantidade de fotoelétrons emitidos depende da _______ da luz incidente e da _______ do material. O local de onde os fotoelétrons são arrancados depende do tipo de material utilizado. Em metais, os fotoelétrons são arrancados, em geral, da _______ do material. Já em semicondutores, os fotoelétrons são arrancados da banda de _______.

Assinale a alternativa que preenche, correta e respectivamente, as lacunas do trecho acima.

O avanço da tecnologia se deve muito ao desenvolvimento dos semicondutores. Quais componentes e/ou dispositivos abaixo são exemplos de semicondutores?

Condutores, semicondutores e isolantes são muito utilizados nos dispositivos elétricos e eletrônicos. Uma das principais diferenças entre esses materiais é a estrutura atômica. A respeito disso, marque a alternativa correta: