CAPITOLO 15 – Proprietà elettriche dei materiali
PROBLEMI
Problemi di conoscenza e comprensione
15.1 Descrivere il modello classico per la conduzione elettrica nei metalli.
15.2 Definire le seguenti quantità relative al flusso di elettroni in un conduttore metallico: (a) velocità
media di spostamento; (b) tempo di rilassamento; (c) mobilità degli elettroni.
15.3 Quali effetti hanno gli elementi che formano soluzioni solide sulla resistività elettrica dei metalli puri?
15.4 Perché anche i livelli di energia degli elettroni del nucleo più interno di un blocco di sodio metallico
non formano bande di energia?
15.5 Perché la banda di energia dell’elettrone 3s in un blocco di sodio è semipiena?
15.6 Definire un semiconduttore intrinseco. Quali sono i due semiconduttori elementari più importanti?
15.7 Perché si dice che una lacuna è una particella immaginaria? Utilizzare un disegno per mostrare come le
lacune elettroniche si muovono nel reticolo cristallino del silicio.
15.8 Definire la mobilità dell’elettrone e della lacuna elettronica nell’ambito del moto delle cariche in un
reticolo di silicio. Come si misurano queste quantità e quali sono le loro unità di misura nel sistema SI?
15.9 Spiegare, utilizzando il diagramma delle bande di energia, come sono create le coppie elettroni-lacune
elettroniche nel silicio.
15.10 Definire i semiconduttori estrinseci di silicio di tipo n e di tipo p.
15.11 Quali sono i droganti utilizzati nei semiconduttori? Spiegare il processo di drogaggio mediante
diffusione.
15.12 *Definire il termine microprocessore.
15.13 Descrivere il movimento dei portatori di maggioranza in un diodo con giunzione pn all’equilibrio.
Che cos’è la regione di impoverimento di una giunzione di tipo pn?
15.14 Descrivere il moto dei portatori di maggioranza in un diodo con giunzione pn in condizioni di
polarizzazione diretta.
15.15 Descrivere come un diodo con giunzione pn può funzionare da rettificatore di corrente.
15.16 Descrivere il flusso di elettroni e di lacune quando un transistor con giunzione bipolare npn
funziona come un amplificatore di corrente.
15.17 Descrivere come il transistor bipolare planare possa funzionare come amplificatore di corrente.
15.18 Descrivere la struttura di un transistor semiconduttore con ossido di metallo di tipo n ad effetto di
campo (NMOS).
15.19 Descrivere gli stadi fotolitografici necessari per produrre un pattern di un piano isolante di biossido
di silicio su una superficie di silicio.
W. Smith, J. Hashemi, Scienza e tecnologia dei materiali, 4ed – © 2016 McGraw-Hill Education (Italy) srl
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15.20 Descrivere il processo di diffusione per l’introduzione di droganti nella superficie di un wafer di
silicio.
15.21 Definire i termini dielettrico, condensatore e capacità. Qual è l’unità di misura SI per la capacità?
Quali unità di misura vengono di solito utilizzate per la capacità nell’industria elettronica?
15.22 Cos’è la resistenza dielettrica di un materiale dielettrico? Quali unità di misura vengono utilizzate
per la resistenza dielettrica? Cos’è la rottura dielettrica?
15.23 Cosa sono l’angolo di perdita dielettrica ed il fattore di perdita dielettrica per un materiale
dielettrico? Perché si vuole evitare un alto fattore di perdita dielettrica?
15.24 Qual è la composizione approssimata di una porcellana elettrica? Qual è il maggiore svantaggio
della porcellana elettrica come materiale isolante elettrico?
15.25 Qual è la composizione approssimata della steatite? Quali proprietà elettriche ha la steatite come
materiale isolante?
15.26 Cos’è un termistore? Cos’è un termistore NTC?
15.27 *Quale si pensa sia il meccanismo per la conduzione elettrica nel Fe3O4?
15.28 Cosa sono i domini ferroelettrici? Come possono essere allineati in una sola direzione?
15.29 Descrivere l’effetto piezoelettrico per la produzione di una risposta elettrica con l’applicazione di
una pressione su un materiale ferromagnetico. Descrivere lo stesso effetto per la produzione di una
risposta meccanica con l’applicazione di una forza elettrica.
15.30 Descrivere alcuni dispositivi che utilizzano l’effetto piezoelettrico.
Problemi di applicazioni e analisi
15.31 Quali metodologie di fabbricazione vengono utilizzate per fare in modo che gli elettroni
dall’emettitore di un transistor bipolare npn vadano direttamente al collettore?
15.32 Come funzionano gli NMOS come amplificatori di corrente?
Problemi di sintesi e di valutazione
15.33 Il nitruro di gallio (GaN) è un ceramico con caratteristiche di semiconduttore (Eg di 3.45 eV).
Spiegare i vantaggi dell’utilizzo di GaN anziché di Si come materiale semiconduttore.
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