UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA

Lista de exercícios 2 - 2006/1
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
EEL7051 – Materiais Elétricos - Laboratório
LISTA DE EXERCÍCIOS
Experiências 6 a 9
1) Explique o que é resistência de folha.
2) Um fotodiodo quando iluminado gera uma corrente direta ou indireta?
3) Explique o princípio de funcionamento dos diodos emissores de luz.
4) Os semicondutores de silício emitem luz quando por eles circula corrente?
5) Explique o princípio de funcionamento dos fotodiodos.
6) Comente como pode ser medida, em laboratório, a potência gerada por um fotodiodo.
7) O comprimento de onda da luz incidente sobre um fotodiodo afeta sua corrente reversa?
8) Explique o que é um circuito CMOS.
9) Esboce a curva ID x VGS para o transistor NMOS e para o transistor PMOS.
10) Explique o funcionamento do inversor CMOS.
11) Calcule a resistência de folha para os resistores da tabela abaixo.
Nome
Tipo
Pinos
Largura (W)
Comprimento (L)
Valor (Ω)
R1
Polysilicon
31
30
33
1584
1k
R2
Polysilicon
32
35
33
1584
1k
R3
NWELL
30
35
33
239
4,7 k
R4
Polysilicon
36
37
64
1542
500
R6
NWELL
28
29
40
520
10 k
R7
Polysilicon
38
39
33
741
500
Resistência
de folha
12) Explique o que é efeito Hall.
13) Explique os motivos que levam a resistência de um semicondutor variar com a
temperatura.
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14) No ensaio dos resistores, a resistência aumentou com o aumento da temperatura. Explique
a causa disso.
15) Para o diodo usado no ensaio, de L = 84 μm e W = 84 µm, para aumentar sua capacidade
de corrente, o que poderia ser feito?
16) Explique o surgimento da barreira de potencial, ou camada de depleção numa junção PN.
17) Esboce a curva de ID x Vd para um diodo de silício.
18) Esboce a curva de ID x VGS obtida no laboratório para o MOSFET tipo intensificação.
19) Comente a respeito dos tempos de atraso nas portas lógicas CMOS.
20) Esboce a curva de resposta (Vo x Vi) para uma porta lógica CMOS, a alimentação do
circuito é feita em 5 V.
21) Foram medidas as resistências de resistores integrados (Chip 01), obtendo-se os dados da
tabela abaixo. Determine a resistência de folha (
R=
ρ ⋅l
t⋅w
Resistor
R1
R2
R3
R4
R5
ρ
t
) para estes resistores.
ρ = resistividade; l = comprimento; t = espessura; w = largura
Resistência medida
[Ω]
1120
1121
2250
31,30
1169
Largura
[μm]
30
30
30
10
60
Comprimento
[μm]
840
840
1680
10150
1680
Resistência de folha
[Ω]
22) Comente a respeito da resistência de materiais condutores, isolantes e semicondutores.
23) Um diodo sempre estará bloqueado ao ser polarizado reversamente?
As questões a seguir foram retiradas da referência abaixo. Para respondê-las aconselha o uso
do respectivo livro.
[1] Dispositivos Eletrônicos e Teoria de Circuitos. Robert L. Boylestad e Louis
Nashelsky – 8ª Edição. Editora Prentice Hall, 2004;
24) Defina com suas próprias palavras semicondutor, resistividade, resistência de corpo do
diodo e resistência ôhmica de contato.
25) Seja a tabela de valores típicos de resistividade, dada a seguir.
Condutor
ρ 10−6 Ωcm (cobre)
Semicondutor
ρ 50 Ωcm (germânio)
ρ 50 ⋅103 Ωcm (silício)
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Isolante
ρ 1012 Ωcm (mica)
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a) Utilizando a tabela, determine a resistência de uma amostra de silício que tenha uma área
de 1 cm2 e um comprimento de 3 cm.
b) Repita o item (a) se o comprimento for de 1 cm e a área, de 4 cm2.
c) Repita o item (a) se o comprimento for de 8 cm e a área, de 0,5 cm2.
d) Repita o item (a) para o cobre e compare os resultados.
26) Esboce a estrutura atômica do cobre e discuta por que ele é um bom condutor e como sua
estrutura é diferente da do germânio e do silício.
27) Defina com suas palavras o que significa material intrínseco, coeficiente de temperatura
negativo e ligação covalente.
28) Descreva a diferença entre os materiais semicondutores do tipo N e do tipo P.
29) Descreva a diferença entre impurezas doadoras e aceitadoras.
30) Descreva a diferença entre portador majoritário e minoritário.
31) Descreva com suas próprias palavras as condições estabelecidas pelas situações de
polarização direta e reversa em um diodo de junção PN e como elas afetam a corrente
resultante.
32) Compare as características de um diodo de silício e de germânio e determine qual você
preferiria para a maioria das aplicações práticas. Dê alguns detalhes. Consulte a lista de
diodos de um fabricante e compare as características de um diodo de germânio e de silício de
especificações máximas semelhantes.
33) Desenhe a construção básica de um JFET de canal P.
34) Aplique a polarização apropriada entre dreno e fonte e esboce a região de depleção para
VGS = 0 V para um JFET de canal P.
35) Descreva com suas próprias palavras por que IG é efetivamente zero ampère para um
transistor JFET.
36) Por que a impedância de entrada de um JFET é tão alta?
37) Por que o termo efeito de campo é apropriado para esse importante dispositivo de três
terminais (JFET)?
38) Qual é a principal diferença entre a construção de um MOSFET tipo intensificação e um
MOSFET tipo depleção?
39) Descreva resumidamente a operação básica de um MOSFET tipo intensificação.
40) Para o circuito mostrado na figura a seguir, preencha adequadamente a tabela abaixo.
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Vi (V)
Q1
Q2
Ligado ou desligado?
Ligado ou desligado?
Vo (V)
0
+5 V
Figura 1 - Porta inversora CMOS.
41) Considerando o circuito mostrado abaixo, responda as questões a seguir.
Figura 2 - Circuito lógico com transistores NMOS e PMOS.
a) Determine quais transistores estão desligados e quais estão ligados no circuito acima para
uma entrada de:
•
V1 = 0 V e V2 = 0 V ;
•
V1 = +5 V e V2 = +5 V ;
•
V1 = 0 V e V2 = +5 V .
b) Para o circuito da figura acima, complete a tabela a seguir.
V1 (V)
0
0
+5
+5
V2 (V)
0
+5
0
+5
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Vo (V)
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