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Universidade Federal do ABC Disciplina: Propriedades Elétricas, Magnéticas e Ópticas Docente: Daniel Scodeler Quadrimestre: 1.2013

Lista de exercícios 01 Exercício para entrega: 03, 07, 12 e 15

Data da entrega: 21.05.2013 Constantes a considerar:

2

29 .

10.99,8C

mNK = Kgmp

2710.67,1 −= Ce

e

1910.6,1 −=−

2

211 .

10.67,6kg

mNG −

=

Para o Si: sVcmn ./1350 2=µ sVcmp ./480 2

=µ

01) Quais os tipos de ligações químicas existentes nos materiais metálicos, cerâmicos e poliméricos? Explique. 02) Explique o que é ligação de Van der Waals? Esta ligação está relacionada à polarização da molécula? Explique. 03) Explique sucintamente a evolução dos conceitos dos modelos atômicos destacando-se os modelos de Dalton, Thomson de Rutherford. 04) Identifique as ligações químicas (a), (b), (c) e (d) da figura. Explique cada uma das ligações (a), (b), (c) e (d).

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05) Qual é o módulo da força eletrostática entre um íon de sódio monoionizado (Na+, de carga +e) e um íon de cloro monoionizado (Cl-, de carga –e) em cristal de sal de cozinha, se a distância entre os íons é de 82,2 Å ? 06) Quantos elétrons é preciso remover de uma moeda para deixá-la com uma carga de

C710.0,1 −+ ? 07) Um fio de cobre de área de secção transversal 2210.80,0 cm− é percorrido por uma corrente de 5A. A velocidade média dos elétrons é de 2 mm/s. Calcule o número de elétrons livres que existem em 31cm do condutor. 08) Uma corrente de 0,300A que atravessa o peito pode produzir fibrilação no coração de um ser humano, perturbando o ritmo dos batimentos cardíacos com efeitos possivelmente fatais. Se a corrente dura 2,00 minutos, quantos elétrons de condução atravessam o peito da vítima? 09) O núcleo de um átomo de ferro tem um raio de m1510.0,4 − e contém 26 prótons. a) Qual é o módulo da força de repulsão eletrostática entre dois prótons do núcleo de ferro separados por uma distância de m1510.0,4 − ? b) Qual é o módulo da força de atração gravitacional entre os mesmos dois prótons? 10) Uma amostra uniforme de silício tipo n com mµ1 de comprimento está sujeita a uma diferença de potencial de 1V. Determine o módulo da velocidade dos elétrons. 11) Para a aplicação de semicondutores na fabricação de dispositivos semicondutores, a dopagem do semicondutor é importante. Sendo assim: a) Explique o que é um dopante. b) Cite alguns dopantes que podem tornar o silício intrínseco em silício tipo p e em silício tipo p. c) Explique os processos de Difusão de dopantes e de Implantação iônica utilizados para dopar os semicondutores. 12) Uma amostra de mµ2,0 de comprimento de semicondutor uniforme está sujeita a uma

tensão de 1V. Para uma mobilidade a campo baixo de sVcm ./1350 2 e velocidade de saturação de portadores de scm /107 , determine: a) a mobilidade efetiva. b) o valor máximo de tensão para que a mobilidade efetiva seja 10% menor que a mobilidade a campo baixo.

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13) A concentração intrínseca de portadores do germânio (Ge) é expressa como:

32/315

2exp10.66,1 −

−= cm

KT

ETn

g

i , onde eVEg 66,0= .

a) Calcule in a 300K e 600K e compare os resultados obtidos com os resultados para o silício. b) Determine as concentrações de elétrons e de lacunas se o Ge for dopado com P (fósforo) a uma densidade de 31610.5 −

cm . 14) Uma amostra de silício tipo n está sujeita a um campo elétrico de mV µ/1,0 . a) Calcule a velocidade de elétrons e de lacunas nesse material. b) Que nível de dopagem é necessário para produzir uma corrente de 2/1 mmA µ nessas condições. Suponha que a corrente de lacunas seja desprezível. 15) O perfil de difusão de elétrons em um semicondutor é dada por

sendo

−=

dL

xNxn exp.)( , onde dL é uma constante.

Determine a expressão da densidade de corrente de difusão de elétrons para este semicondutor. 16) Uma junção pn utiliza os seguintes níveis de dopagem: 31610 −

= cmN Ae

31510.5 −= cmN D

. Determine as concentrações de lacunas e de elétrons nos dois lados da junção.