Mikroelektronik I/II (Fach) / Testklausur (Lektion)

Diese Lektion wurde von Han_Yolo erstellt.

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• Nennen Sie zwei Arten des Ladungsträgertransports in Halbleitern! Diffusion, Drift
• Was passiert in einem Halbleiter, in dem das Produkt n*p durch äußere Einflüsse ungleich dem intrinsischen Dichteprodukt ni^2 ist? Generation und Rekombination von Ladungsträgern bis wieder gilt n*p=ni^2
• Wodurch kann in einem Halbleiter die freie Ladungsträgerdichte erhöht (Generation hervorgerufen) werden? Temperatur und Strahlung.
• Ein Si-Kristall werde mit 10^17 dreiwertigen Fremdatomen pro cm^3 dotiert. a) Handelt es sich um einen n- oder um einen p-Halbleiter? b) Wie groß ist die Majoritäts- bzw. Minoritätsträgerdichte? a) p-Halbleiter. b) n=ni2/NA=2,1*1020 cm-6/(1017cm-3)=2,25*103 cm-3
• Was ist die Ursache dafür, dass im Sperrbereich einer realen Diodenkennlinie der Sperrstrom - noch bevor es zum Durchbruch kommt - mit zunehmender Sperrspannung (absolut gesehen) zunimmt? Die Raumladungszone dehnt sich aus, es werden mehr Elektronen-Loch-Paare generiert. => IS steigt!
• Wie viele Ströme (interne Stromkomponenten) müsste man bei sorgfältiger Betrachtung und vollständiger Beschreibung des Bipolartransistors im Normalbetrieb berücksichtigen?     Sieben Ströme.
• Was ist der prinzipielle Unterschied zwischen einem unipolaren und einem bipolaren Bauelement? Unipolar: Nur eine Ladungsträgerart und gleichgepolter PN-Übergang. Bipolar: Zwei Ladungsträgerarten und gegensätzlich gepolter PN-Übergang.
• Nimmt in einem Bipolartransistor bei hohem Kollektorstrom (Bereich III) die statische Stromverstärkung zu oder ab im Vergleich zu dem Bereich mit mittleren Kollektorstrom(Bereich II)? Wie beschreibt man das Verhalten mathematisch? Die Verstärkung nimmt ab!   Mathematisch: eU/(m*UT)     =>Shockley Term!
• Worin äußert sich (mathematisch) die vergleichsweise einfache Skalierbarkeit der MOS-Bauelemente? k=w/L Bei gleichzeitiger Veränderung von w und L bleibt die Ausgangskennlinie gleich!
• Skizzieren Sie schematisch anhand eines Kennliniendiagramms wie die Early-Spannung beim Bipolartransistor definiert ist! Nennen Sie den Grund für die endliche Größe der Early-Spannung! Basisweitenmodulation
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• Warum ist in einem Bipolartransistor (Vorwärtsbetrieb) die Dotierung im Emitter höher als in der Basis? BN  ˜ NDE/NAB  =>BN steigt, NDE  und NAB  fallen.
• Welche Größen bestimmen die Schwellenspannung des MOS-Transistors (mehrere Angaben möglich!) ? Substratvorspannung Temperatur Oxiddicke Dotierung des Kanals
• Zeichnen Sie ein AND-Gatter mit 3 Eingängen in dynamischer CMOS-Logik!       Zeichnung.
• a) Nennen Sie je ein Beispiel für einen direkten und einen indirekten Halbleiter. b) Welche Art ist besser für optoelektronische Anwendungen geeignet? Direkt: GaAs, InP Indirekt: Si, Ge b) Indirekte Halbleiter, da bessere Lichtemission!
• Weshalb fließt bei pn-Dioden beim Umschalten von der Fluss- in die Sperrrichtung noch eine gewisse Zeit ein hoher Strom in Sperrrichtung? Ausräumen der Minoritäten aus den Bahngebieten, danach Auf- oder Abbau der Sperrschicht über eine Zeit τ.
• Geben Sie zwei Möglichkeiten zur Ermittlung der Schwellenspannung aus der Transferkennlinie an! Sowohl im Anlauf- als auch im Sättigungsbereich bilden die Schnittpunkte mit der x-Achse die Schwellenspannung UT
• Warum muss ein BJT schaltungstechnisch temperaturkompensiert sein? Was würde sonst passieren? ...=> Temperatur steigt => BN steigt => IC steigt =>...   ===> Transistor kaputt!
• Richtig oder falsch: Der Drainstrom eines MOSFET nimmt mit steigender Temperatur immer zu.     Falsch.
• Richtig oder falsch: Die Leistung einer Solarzelle (pn-Übergang) nimmt mit steigender Temperatur (bis 60°C) zu.     Falsch.
• Welcher Schaltung entspricht de SRAM-Speicher? FlipFlop, Bistabiler Multivibrator.
• Nennen Sie zwei Beispiele für Verbindungshalbleiter!     GaAs, InP, InAs, GaP
• Wie verhält sich die Leitfähigkeit undotierter Halbleiter für T->0K?     Halbleiter ist bei T->0K ein Isolator.
• a) Warum wird Si nach der Reduktion aus Quarz erst wieder zu Trichlorsilan umgewandelt? b) Geben Sie die explizite Reaktionsgleichung an!     a) Trichlorsilan wird durch fraktionierte Destilation gereinigt. b) Si+3HCL-->SiHCL3 +H2↑
• Nennen Sie jeweils ein in der Mikrotechnologie eingesetztes Dotierelement. a) n-Dotierung: b) p-Dotierung: a) As, P, Sb b) Al, B, Ga
• a)Welches Oxidationsverfahren liefert ein schnelleres Oxidwachstum, nass oder trocken? b) Warum a) Nasse Oxidation. b) Das H2O Molekül ist kleiner als das O2 Molekül.
• Warum ist mit CVD abgeschiedenes Si auf Oxid polykristallin? Das Oxid ist amorph. Bei der Epitaxie nimmt das Si dessen Struktur an und wird polykristallin.
• Die Reinraumklasse ist ein Maß für welche Größe? Anzahl von Pratikeln einer bestimmten Größe pro Volumen.

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