• Tiada Hasil Ditemukan

ZSC 546/4 - Peranti-Peranti Semikonduktor

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2022

Share "ZSC 546/4 - Peranti-Peranti Semikonduktor"

Copied!
5
0
0

Tekspenuh

(1)

I.]NTVERSITI SAINS

MALAYSIA

Peperiksaan Semester Kedua Sidang

Akademik

200412005

Februari - Mac 2005

ZSC 546/4 - Peranti-Peranti Semikonduktor

Masa :

3 iam

Sila pastikan

bahawa

kertas

peperiksaan

ini

mengandungi

LIMA muka swat

yang bercetak sebelum anda memulakan peperiksaan

ini.

Jawab

EMPAT

soalan sahaja. Kesemuanya

wajib

dijawab dalam Bahasa Malaysia.

at

(2)

-2 - lzsc s46l

I

I =l.6oz*1o-reC,

k

=8.617xtr-s

eV I

K, Lgoao3oolo =0.026V1

Lql

l. (a)

Lakarkan kepekatan taburan pembawa

minoriti

pada keadaan mantap bagi suatu simpang p-n

di

bawah pincang depan (semua simbol yang terlibat dan paras rujukan perlu ditunjukkan dengan jelas)

(1sl100)

(b)

Penyelesaian persamaan keselanjaran keadaan

mantap untuk

kepekatan pembawa

minoriti

bagi suatu simpang

p-n di

bawah pincang

voltan V

di berikan oleh kaitan berikut:

[ ("V\ .l (*--*\

Pn- P,o= P,"lexpl -, l-t le*pl

- |

** x2xn

L \KI) J \ up )

t (elt\.-l (x,+x\

np-hoo =noolexpl; l-l lexpl + | ""nk xS-x,

'-L \kT) I -(. Ln )

di

mana simbol-simbol membawa makna yang biasa.

(i)

Terbitkan ungkapan bagi

jumlah

ketumpatan arus dalam simpang p- n sebagai frrngsi

V

(iD Jelaskan mekanisma pengangkutan pembawa cas

yang

menyumbang kepada

ciri I-V

yang diterbitkan dalam bahagian

(i)

(iii)

Bagaimanakah

ungkapan yang diterbitkan dalam

bakragian

(i)

diubatrsuai

bagi

menggambarkan

ciri tipikal I-V yang

diperolehi dari eksperimen

(4s/100)

(c)

Simpang p-n

silikon

mempunyai parameter berikut pada suhu

T:300K:

ri:

1.5

x 10lo

cm-3

Tp = ?n = 5 X 10-7 S

er:

I1.7

x

8.85

x

10-12 F/m

di

mana

simbol-simbol

membawa makna yang biasa. Dengan menganggap simpang

p-n ini

mempunyai

ciri-ciri

unggul, tentukan medan

elektrik

yang diperlukan bagi menghasilkan arus hanyut pembawa

maioriti

apabilavoltan pincang depan

V:0.65V

dikenakan

(ambil pn:

1350

cm'A/-s).

(40/100) .. -3t-al

Nu:Na:

1016 cm-3

Dn:25

cm2ls

Do:10

cm2ls
(3)

(b) (a)

(c)

(a)

^ vsc s46l

_ 1_

Jelaskan mengapa pendopan

bagi

tapak transistor

dwikutub

direkabentuk supaya mempunyai kepekatan tergred (atau tidak seragam)

(15/100) Dengan merujuk kepada

litar

setara frekuensi

tinggi

suatu peranti transistor dwikutub,

(i) tunjukkan kesemua

komponen-komponen

penting yang terlibat

dalam

litar

setara tersebut

(ii)

jelaskan maksud dari frekuensi-frekuensi penggal

fr,

fp ,

fr

(iiD

tuliskan ungkapan masa tunda (delay

time)

dalam sebutan kapasitan dan transkonduktan

peranti ini,

yang mempunyai pengaruh besar dalam penentuan f1 sebenar

(iv) jelaskan

bagaimana masa singgatr frekuensi peranti

tapak mempengaruhi sambutan

(4s/r00)

J.a

Suatu transistor dwikutub pnp direkabentuk bagi

menghasilkan

faktor

angkutqg

tapak af 0.9967.

Dengan mengandaikan

Ds: 10 cm2ls

dan

tB: 10-'s,

anggarkan:

(i)

lebar tapak yang diperlukan

(ii)

kecekapan cucukan pengeluar

jika

gandaan arus tapak sepunya ialatr 0.994

(iii)

gandaanaruspengeluar-sepunya

(40/100)

Lakarkan gambarajah

jalur

tenaga dan taburan cas bagi suatu

MoS

unggul

dalam

keadaan songsangan (semua parameter

dan simbol penting

perlu ditunj ukkan dengan j elas)

(15l100)

Terbitkan

ungkapan

voltan ambang bagi suatu peranti MoS praktikal

dengan mengambil

kira

perbezaan

fungsi kerja

logam-semikonduktor dan cas dalam oksida

(4sl100)

Hubungan I-V bagi MOSFET unnrk Vp kecil dapat dinyatakan

oleh hubungan:

(b)

(c)

...4/-

(4)

4. (a)

(c)

_4_ [zscs46]

I o = t':'"

(vG -vr)vo untuk vD << (vo -vr)

,

UL\

dimana semua simbol-simbol membawa makna yang biasa.

Dengan

mempertimbangkan suatu

MOSFET

terusan-n dengan

Z:15

pm,

L:2 pm,

Co:

6.9x10-8 F/cm2 dan (Io, Vcs)

: (35

F.A,

l.5V) dan

(75

pA,

2.5V) pada

Vp=0.10V,

(i)

tentukan kelincahan pembawa dalam kawasan songsangan

(ii)

kira

nilai

V1

(iii)

nyatakan dengan alasan samaada

nilai

kelincahan

yang

diperolehi

dari

bahagian

(i) lebih

besar

atau

sebaliknya berbanding dengan kelincatran dalam kawasan

pukal

semikonduktor.

(40/100)

Dengan bantuan gambarajah

jalur tenag4

perihalkan bagaimana cucukan

pembawa dan

rekabenhrk

lapisan semikonduklor bagi

ketumpatan arus

tinggi

dalam

LED

dapat membantu menghasilkan

foton

dengan kecekapan

tinggi.

(30/100)

(i)

Jelaskan bagaimana kesan

dari

substrat legap dan substrat lutsinar terhadap foton yang dikeluarkan pada simpang p-n

(1sll00)

(ii) Lakarkan

perbandingan

ketumpatan arus

ambang

melawan

suhu

bagi struknr laser simpang p-n konvensional dan struktur

laser simpang dua-hetero. Jelaskan bagaimana

timbulnya

perbezaan dari kes-kes tersebut.

(2str00)

Suatu rongga

optik

GaAs yang panjangnya 200

pm

dan reflektans cermin-

cermin rongga

adalah.

0.33, mempunyai kehilangan

penyerapan dalam rongga sebesar 10

cm-'. Kira

masa yang

diambil oleh foton

berada dalam rongga sebelum ia diserap atau dipancarkan (laju catraya= 3x1010 cm/s).

(30/100)

Nyatakan syarat-syarat

untuk

berlakunya proses penerowongan pembawa dalam simpang

p-n

dan seterusnya

perihalkan

secara ringkas operasi diod

terowong

tersebut.

(351100)

\/-

(b)

5. (a)

(5)

- lzsc s46l

-\-

(b) Perihalkan prinsip operasi diod IMPATT dan bandingkan

performans peranti

ini

terhadap peranti mikrogelombang yang

lain dari

segi kuasa dan hingar

(3sl100)

(c)

Bahan GaAs

jenis-n

untuk peranti elektron-terpindah mempunyai parameter berikut:

Ketelusan

Kepekatan pendopan Kelincahan elektron Tentukan:

13.1x8.85x10-r2 F/m 5

x l0ls

cm-3

-100 cm2A/-s,

-oooOooo-

(i)

pemalar masa pertambahan ketumpatan cas dalam batran

(ii)

sempadan pemisah mod operasi pemindatran cas elektron dalam batran

jika

halaju hanyut lapisan cas adalah

l.7xl0'cm/s

(30/100)

Rujukan

DOKUMEN BERKAITAN

[Lukiskan gambarajah jalur bagi setiap heterosimpang dalam soalan (i) dan camkan jenis penjaiaranialur bagi setiap

Pengukuran ketumpatan arus-voltan (J-V) mengesahkan kecekapan sel suria untuk empat kitaran SILAR lapisan Pb x Cd 1-x S dengan pecahan molar, x dalam 0.05 bagi lapisan

Dalam pendopan suatu lapisan tipis di atas wafer silikon untuk menghasilkan struktur diod P-I-N (jenis-P-intrinsik-jenis-N) seperti ditunjukkan dalam gambarajah skema peranti

Tentukan jenis peranti yang diperlukan bagi setiap suis dan maksimum voltan dan arus bagi setiap situasi tersebut.. At a later time, S1 must reclose and S2 must open

Dengan bantuan gambarajah skema menunjukkan statifikasi satu tasik, terangkan secara ringkas, bagaimana hubungan suhu-ketumpatan air mempengaruhi kehadiran spesis teroksida

(b) Dengan bantuan suatu gambarajah, perihalkan operasi untuk alat penglitup penggulung berbalik dalam penglitupan perekat.. Apakah substrat yang biasanya

Lukis dan bincangkan kewujudan sawar dan perigi di dalam jalurjalur konduksi lapisan yang diapit dengan mempertimbangkan tiga jalur konduksi yang terendah bagi sistem AIXGa1_XAs

(30/100) Dengan bantuan lakaran gambarajah yang jelas, perihalkan bagaimana kurungan optikal dalam suatu struktur laser semikonduktor dapat memandu rambatan pancaran elektromagnet