Corso di Dispositivi Elettronici

Corso di Dispositivi Elettronici - A.A. 2006/07
Prof. S. Riva Sanseverino
Sessione estiva – 2° appello (10/07/2007)
Dispositivi I: Quesito 1– Durata massima della prova: 1h15min
Dispositivi II: Quesito 2 – Durata massima della prova: 1h15min
Dispositivi 9CFU e V.O.: Quesito 1 + 2 – Durata massima della prova: 2h30min
Candidato: Cognome ...........................................
Matricola ....................
Dispositivi Elettronici Dispositivi Elettr. I
(V.O.)
Nome ..........................................
e-mail .................................................................
Dispositivi Elettr. II
(5 CFU)
(5 CFU)
Dispositivi Elettronici
(2005/06) (9 CFU)
Una nuova tranquilla giornata sta per iniziare in Uoltdisneilandia, quando un urlo di
dolore agghiacciante sconvolge le orecchie degli ignari passanti per un raggio di centinaia di
metri: è il celebre miliardario Raperon de’ Raperoni che ha appena scoperto che la Banda
Barzotti è riuscita a mettere fuori uso il sofisticatissimo antifurto inventato da Archimede
Euclidorico, messo a protezione del suo palazzo-cassaforte. Quest’ultimo – allarmato
dall’urlo di dolore che ha sconvolto Uoltdisneilandia – accorre in aiuto di Raperone. Superata
la disperazione iniziale, Raperone si accorge che la Banda Barzotti è ancora all’interno del
palazzo, ma anche il sistema di telecamere è andato fuori servizio insieme al complesso
antifurto. Ma prima che Raperone possa emettere un secondo urlo di disperazione, il geniale
Archimede ha già trovato il guasto: quegli ingenui dei Barzotti si sono limitati a togliere una
banale resistenza dal circuito elettronico dell’antifurto. Il problema è che non vi è più il tempo
di procurarsene una di ricambio. Frugando dentro le sue tasche, Archimede trova una barretta
di silicio drogata e tre sorgenti laser a lunghezza d’onda differenti (NdR. le tasche di
Archimede, realizzate con un materiale elastico di sua invenzione, sono molto capienti dato
che riescono a contenere persino un laser ad Argon…) ed esclama:
- “Raperone non preoccuparti, li abbiamo in pugno! Basta sostituire la resistenza mancante
nel circuito con questa barretta di silicio che ho in tasca, illuminarla opportunamente e tutto
tornerà a funzionare come prima. Ti spiego come dobbiamo operare e – tanto per divertire i
nostri lettori – ti propongo due simpatici quiz”:
1) Dispongo di una barretta di silicio drogata con una percentuale in peso di fosforo pari a
3·10-7 % che ha le dimensioni riportate sotto in figura.
B
A
b
d
a
a = 10 mm
b = 1 mm
d = 10 µm
Calcola la resistenza offerta dalla barretta nei seguenti tre casi in cui la barretta di silicio è
illuminata uniformemente:
λ1 = 633 nm, I1 = 200 mW/mm 2

2
λ2 = 514 nm, I 2 = 2 mW/mm
λ = 1,5 µm, I = 10 mW/mm 2
3
 3
considerando che la temperatura della barretta viene mantenuta costante a 300 K e che inoltre
il tempo di vita medio delle cariche è τn = τp = 10 µs. Tieni inoltre presente che:
il peso atomico del silicio è 28,09 g/mole,
la densità del silicio è 2,33 g/cm3,
la gap proibita del silicio a temperatura ambiente è 1,14 eV,
il peso atomico del fosforo è 30,97 g/mole,
il numero di Avogadro è 6,023·1023 atomi/mole.
2) La barretta è inserita nel circuito elettrico sotto in figura.
RA = 6 kΩ
Ω
A
RC = 1 kΩ
Ω
RE = 1,2 kΩ
Ω
RL = 1 kΩ
Ω
β = 200
B
Calcola la tensione VL ai capi di RL nei tre differenti casi di illuminazione prima riportati
nel quesito 1, per i quali si hanno i tre valori di resistenza:
 R B1 = 53,3 Ω

 R B 2 = 6,452 kΩ .
 R = 0,348 MΩ
 B3
Il diodo Zener DZ ha una tensione di Zener VZ = 20 V, una resistenza in zona di breakdown
rZ = 150 Ω e una corrente inversa (per V ≤ VZ ) pari a IS = 10 nA.