Avalia¸c˜ao Final - Materiais e Dispositivos Semicondutores 1 Ago 07,2023 Nome:−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− Matr´ıcula:−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− Nota:−−−−−−−−−−−−−−−−−− P rob. Valor Nota 1 - 7 5, 0 8 3, 0 9 2, 0 N. FINAL 10 Use o caderno de resposta apenas para o que deve ser avaliado. No final deste caderno de provas tem um espa¸co apropriado para RASCUNHO. Prob. 1 :Sob determinadas condi¸c˜oes o olho humano pode detectar energia eletromagn´etica da ordem de 1 × 10−18 J. Quantos f´otons de 600 nm esta energia representa ? a) 2, 51 × 1021 b) 2, 15 × 1021 c) 3.77 × 1021 d) 2.77 × 1021 e) n.d.r Prob. 2 : O m´aximo comprimento de onda pra o efeito fotoel´etrico no tungstˆenio ´e 230 nm. O comprimento de onda da luz que deve ser usada para que um el´etron ejetado tenha energia m´axima de 1.5 eV a) 180 nm b) 200 nm c) 300 nm d) 365 nm e) n.d.r Prob. 3 : Um feixe luminoso de 1.5 mW com comprimento de onda de 400 nm incide sobre uma c´elula fotoel´etrica. Se apenas 0, 10 % dos f´otons incidente produzem fotoel´etrons, a corrente na c´elula ´e.... a) 0.48 µA b) 0, 66 µA c) 0, 84 µA d) 0.84 A e) n.d.r Prob. 4 : Um pr´oton aprisionado em uma caixa unidimensional tem energia de 400 keV em seu primeiro estado excitado. A dimens˜ao da caixa ´e .... a) 0.00045˚A b) 0.019˚A c) 0.0019 nm 12022.2 - Prof. Jos´e Am´erico Moura 1
d) 0.00022˚A e) n.d.r Prob. 5 Considere um el´etron confinado em uma caixa de comprimento L = 10 µm. O comprimento de onda de de Broglie para o seu estado fundamental ´e.. a) 6, 66 µm b) 10µm c) 20µm d) 5µm e) n.d.r Prob. 6 Considere um el´etron confinado em uma caixa de comprimento L = 10 µm como mostrado na fig. ??. A velocidade do el´etron para no estado fundamental ´e.. a) 72, 73 m/s b) 36, 37 m/s c) 109, 10 m/s d) 48, 49 m/s e) n.d.r Prob. 7 :Para os gr´aficos mostrados na 1 qual(ais) n˜ao pode(m) representar uma fun¸c˜ao de onda de uma part´ıcula. Figura 1 a) a, b e c b) apenas a a c) b, d e f d) b, c, d e f d) n.d.a 2
Prob. 8 : Na 2, um tronco de cone feito com sil´ıncio intr´ınseco ´e atravessado por uma corrente i devido a uma diferenc¸ca de potencial de V = 10 V , sendo a = 2, 00 mm, b = 2, 30 mm e L = 1, 94 cm. Assuma que a desnsidade de corrente ´e uniforme em qualquer sec¸c˜ao reta perpendicular ao eixo do cone. Determine para o tronco de cone. Figura 2 a ) a express˜ao para e resistˆencia R em fun¸c˜ao dos parˆametros geom´etricos e da condutividade do Si b ) a corrente que passa atrav´es do tronco de cone. Prob. 9 :() O diagrama de energia versus k para o Si est´a mostrado na fig. 3. Fa¸ca o que se pede: Figura 3 a) Determine a freq¨uˆencia m´ınima de um f´oton que possa interagir com um el´etron da BV e lev´a-lo a BC. b) Calcule a condutividade do material c) Assuma que a EF est´a exatamente no meio do gap e o material est´a a 300 K. Calcule a probabilidade de um estado de energia no fundo da BC esteja ocupado por um el´etron. d) Classifique este semicondutor segundo o gap (direto, indireto). JUSTIFIQUE 3
DADOS: me = 9.11 × 10−31 kg mp = 1836me h = 6.626 × 10−34 J.s ℏ = 1.055 × 10−34 J.s kB = 1.38 × 10−23 J/K ao = 0.529 × 10−10 m e = 1.6 × 10−19 C gc(E) = 4π(2m∗ n ) 3 2 h 3 p E − Ec (1) gv(E) = 4π(2m∗ p ) 3 2 h 3 p Ev − E (2) fF (E) = 1 1 + exp E−EF kBT (3) nx = Nx 1 + 1 g exp Ex−EF kBT (4) Figura 4 Figura 5 Figura 6 4