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PREGUNTAS 2012_2 PARCIAL III.
1) ¿Qué es una juntura metalúrgica? Mencione ejemplos de esta juntura en su explicación.
2) Explique las condiciones físicas para tener una juntura PN en equilibrio térmico.
3) Explique en qué regiones se divide una juntura PN en equilibrio según el modelo estudiado en
clase.
4) ¿Existe campo eléctrico intrínseco en una juntura PN? V ó F ¿Por qué?
5) Dibuje una posible estructura típica de la juntura PN.
6) Grafique la distribución de carga local con respecto a la distancia para la juntura PN estudiada
en clase. Explique su respuesta.
7) Grafique el campo eléctrico local con respecto a la distancia para la juntura PN estudiada en
clase. Explique su respuesta cualitativamente y basado en las relaciones analíticas necesarias.
8) Grafique el potencial eléctrico local con respecto a la distancia para la juntura PN estudiada en
clase. Explique su respuesta cualitativamente y basado en las relaciones analíticas necesarias.
9) Grafique las bandas de energía para la juntura PN con respecto a la distancia. Explique su
respuesta cualitativamente y basado en las relaciones analíticas necesarias.
10) Para el modelo de la juntura PN estudiado en clase: ¿Por qué en las regiones neutrales no hay
cambios en el potencial eléctrico ni en las bandas de energía? Explique su respuesta
cualitativamente y basado en las relaciones analíticas necesarias.
11) Explique los términos:
A) Voltaje de barrera.
B) Voltaje de juntura.
C) Región de agotamiento.
D) Regiones neutrales de la juntura PN
12) Explique cómo se genera el voltaje de barrera en una juntura PN.
13) Explique cómo hallar el voltaje de barrera de una juntura PN si se conoce el campo eléctrico
máximo en el mismo.
14) ¿Cómo hallaría el voltaje de barrera en función de las impurezas y la concentración intrínseca
del semiconductor dopado?
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15) ¿Cómo hallaría el ancho de la región de agotamiento con respecto a las impurezas y el voltaje
de barrera?
16) ¿Cómo variaría la anterior expresión si el diodo es polarizado ya sea directamente o
inversamente?
17) ¿Cuál es el objetivo principal del modelo de la juntura PN estudiado en clase?
18) Explique cómo obtener de forma heurística las condiciones de borde para las concentraciones
de portadores minoritarios en una juntura PN. Ofrezca esta explicación mediante:
A) El concepto de inyección de portadores.
B) Voltaje aplicado.
C) Analogías con casos cotidianos.
19) Para el modelo de la juntura PN estudiado en clase explique la siguiente ecuación:
JTOT = Jdifusión de hue cos x '=0 + Jdifusión de electrones x ''=0
ecuación (1)
Mediante:
A) Diagrama de bandas de energía en polarización directa.
B) Diagrama de bandas de energía en polarización inversa.
C) Figura donde la abscisa es la distancia y la ordenada la densidad de corriente total como
también densidad de corriente de huecos y electrones.
20) Explique el funcionamiento de la juntura PN que acaba de realizar en el anterior ítem pero
mediante el transporte o migración de poblaciones constituidas por personas.
21) Explique cómo se puede obtener la característica corriente versus voltaje aplicado a la juntura
PN a partir de la ecuación (1).
22) Grafique la ecuación que obtuvo en el ítem 21.
23) Indique algunas diferencias de la anterior característica de corrientes versus voltaje aplicado a
la juntura PN con respecto a una más “real”.
24) Basados en el modelo de la juntura PN estudiado, explique el funcionamiento de:
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A) Electroluminiscencia en los LEDs.
B) Fotodiodos PIN.
25) Realice un diagrama de flujo donde se explique cómo implementar el modelo de la juntura PN
en flexpde con el fin de obtener la característica corriente versus voltaje aplicado.
26) Para el anterior modelo de implementado en flexpde:
A) Explique las ecuaciones diferenciales que debe resolver flexpde.
B) Como se indica en flexpde cual ecuación diferencial debe resolver.
C) Explique las condiciones de borde de acuerdo a la geometría estudiada en clase
extrapolada a 3 dimensiones.
D) ¿Cómo hallaría los tiempos de vida media de los portadores minoritarios?
E) Especule por qué el tiempo de vida media de los portadores minoritarios se puede
considerar igual al tiempo promedio entre colisiones.
F) ¿Cómo hallaría el campo eléctrico en la juntura?
27) ¿Conoce otra forma de modelar la juntura PN?
28) En caso de ser positiva la respuesta a la anterior pregunta:
A) ¿Cuál(es) es(son) la(s) ecuación(es) diferencial que debe resolver flexpde para simular la
juntura PN?
B) ¿Es el modelo lineal o no lineal? Explique su respuesta
C) ¿Cuál es la variable en función de la cual se puede expresar la(s) ecuación(es) diferencial(es)
que debe resolver flexpde?
D) ¿Para este modelo las inyecciones de portadores minoritarios es alta o baja?
E) Como puede comprobar su anterior respuesta.
F) Para este modelo de la juntura PN explique cómo obtener la densidad de carga local con
respecto a las impurezas y concentración intrínseca.
29) Explique la relación entre la curva Corrientes versus voltaje aplicado de la juntura PN y el
modelo o circuito de pequeña señal.
30) Qué relación le encuentra entre lo preguntado en el anterior ítem y la afirmación del consultor
sobre flexpde (http://www.pdesolutions.com/consultants.html ):
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“Bill Jones
Consultant - System Modeling and Underlying Physical Science for Product Development, since
1983.
Phone: (954) 772-9567
Email: [email protected] or [email protected]
Website: www.physicscorp.com
My history is mostly that of internal consultant in physical science and mathematical modeling.
A partial list: of products includes:
Fishfinder (SONAR) transducers (modeling to identify superfluous expense)
Blood cell counters (modeling several aspects, from materials behavior to cell behavior, see
US patent #5452237)
Device behavior (3-d) of various subcomponents (MOSFETs, BJTs, others) of several
integrated circuit technologies, usually toward refining SPICE models.
Stress limits in plastics (press-fit assemblies)
Most projects have been for startups later bought by such companies as Abbott Laboratories,
Allied/Bendix, Schering-Plough, DataLinear (became Sipex) and Raytheon.
I've used FlexPDE to model heat transfer, acoustic behavior of materials and structues and
fluid flow (water) around boat hulls.
I'm interested in finding a group of companies that need modeling capability but don't want to
hire a fulltime person to do it. You can be in any geographic area, but I don't travel on a
regular basis. A visit is fine, but we should do most work over the internet. If your operation is
in South Florida within about 50 miles of Fort Lauderdale, even better. In particular, if you
have a marine application”