GMN an der TU Ilmenau | Karteikarten & Zusammenfassungen

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TESTE DEIN WISSEN

Woraus werden Mirkoelektroniken fast ausnahmslos hergestellt?

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Silizium

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TESTE DEIN WISSEN

Nennen SIe die besonderheiten von Halleitern bezüglich ihrer Leitfähigkeit

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  1. Die Material Leitfähigkeit kann gezielt  durch technologie-spezifische Prozesse (Dotierung) engestellt werden
  2. Leitfähigkeit zwischen Maetallen und Isolatoren
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Nennen SIe die besonderheiten von Halleitern bezüglich ihrer Leitfähigkeit

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  1. Die Material Leitfähigkeit kann gezielt  durch technologie-spezifische Prozesse (Dotierung) engestellt werden
  2. Leitfähigkeit zwischen Maetallen und Isolatoren
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Wodurch ensthet die elektrische Leitfähigkeit in den Halbleitern? (Stichworte: ELP, thermischen Gleichgewicht, Stromfluss)

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  • durch Wärmebewegung kommen es zum aufbrechen eines geringen Teil der Bindungen, es werden Elektonen herausgelöst und es bleibt ein Loch zurück. Die Elektronen können sich nun durch diffundiren durch das Kristall bewegen. 
  • Mit einem von außen angelegten Feld (durch Spannungsquelle) entsteht so ein elektrische Stromfluss.
  • Im thermischen Gleichgewicht hält sich die Rekombination und Generation der ELP in Waage


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Wie viele ELP werden in Silizium bei 300K pro cm^3 erzeugt?

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10^10 ELP

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Wie verhält sich die Energieverteilung der Elektronen ( Fermi-Energieverteilung)? Wie kann dieses beeinflusst werden?

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Anzahl der Elektronen nimmt mit zunehmender Energie ab (entartetes Elektronengas)

Mit zunehmnder Temperatur gibt es mehr Elektronen mit höherer Energie

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Was ist das Ferminiveau bzw. die Fermienergie?

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Die Fermi-Verteilung gibt an, mit welcher Wahrscheinlichkeit W  in einem idealen Fermigas bei gegebener absoluter Temperatur T ein Zustand der Energie  E  von einem der Teilchen besetzt ist.

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Nennen Sie die 2 Arten von Dotierung und wie man diese erreicht

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n-Dotierung durch Donatoren wie P, As

p-Dotierung durch Akzeptoren wie B, Al

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Was gilt für die Beweglichkeit der Elektronen ggü. der der Löcher? welche besonderheit gilt im MOSFET?

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Beweglichkeit für Elektronen etwa 3 mal größer ist als die für Löcher.

Bei MOSFETS erfolgt die LEitung in Kanal nahe der Oberfläche des HL. Hier gibt es jedoch unregelmäßigkeiten, daher nimmt dort die Beweglichkeit ggenü. dem Inneren ab. Daher n-MOSFETS nur etwa 2 mal schneller als p-MOSFETS

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Beschreiben Sie was passiert wenn am MOS-Kondensator (p-dot. Si) folgende Gate-Bulk-Spannungen anliegen:

  1. UGB = 0V
  2. UGB > 0V
  3. UGB >> 0V
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  1. UGB = 0V: Flachbandfall: Keine Spannung --> keine Ladung auf Gate oder Substrat
  2. UGB > 0V: Löcher (Majoritätsladungsträger) im Substrat werden in Richtung Bulkanschluss zurück gedrängt. An Isolierschicht bleiben negativ geladene Akzeptoren zurürck, die eine Raumladungszone bilden. Subsatratschicht an Isolierschicht veramrt an frei beweglichen Ladungsträgern
  3. UGB >> 0V: Elekrtonen (Minoritätsladungsträger) zu SUbstratoberfläche an Isolierschicht hin gezogen. Elektronen reichern sich dort in dünnen Grenzschichten an. Anzahl Elektronen um mehrere Zehnerpotenzen mehr als Löcher in dünner Grenzschicht --> Inversionschicht: Leitungtyp des HL von p in n invertiert. INversionsschicht bildet mit ihren frei beweglichen Elektronen einen n-leitenden Kanal. Kanal ist zum SUbstrat durch negativ geladene Raumladungszone (Verarmt an frei beweglichen LAdungsträgern) isoliert


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Wie werden in der Halbleitertechnologie Srukturen aud das Substrat übertragen?

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Fotolithografie

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Was besagt Moores Law?

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DIe Anzahl der Transistoren in einem Schaltkreis verdoppelt sich alle 2 Jahre

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Q:

Woraus werden Mirkoelektroniken fast ausnahmslos hergestellt?

A:

Silizium

Q:

Nennen SIe die besonderheiten von Halleitern bezüglich ihrer Leitfähigkeit

A:
  1. Die Material Leitfähigkeit kann gezielt  durch technologie-spezifische Prozesse (Dotierung) engestellt werden
  2. Leitfähigkeit zwischen Maetallen und Isolatoren
Q:

Nennen SIe die besonderheiten von Halleitern bezüglich ihrer Leitfähigkeit

A:
  1. Die Material Leitfähigkeit kann gezielt  durch technologie-spezifische Prozesse (Dotierung) engestellt werden
  2. Leitfähigkeit zwischen Maetallen und Isolatoren
Q:

Wodurch ensthet die elektrische Leitfähigkeit in den Halbleitern? (Stichworte: ELP, thermischen Gleichgewicht, Stromfluss)

A:
  • durch Wärmebewegung kommen es zum aufbrechen eines geringen Teil der Bindungen, es werden Elektonen herausgelöst und es bleibt ein Loch zurück. Die Elektronen können sich nun durch diffundiren durch das Kristall bewegen. 
  • Mit einem von außen angelegten Feld (durch Spannungsquelle) entsteht so ein elektrische Stromfluss.
  • Im thermischen Gleichgewicht hält sich die Rekombination und Generation der ELP in Waage


Q:

Wie viele ELP werden in Silizium bei 300K pro cm^3 erzeugt?

A:

10^10 ELP

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Q:

Wie verhält sich die Energieverteilung der Elektronen ( Fermi-Energieverteilung)? Wie kann dieses beeinflusst werden?

A:

Anzahl der Elektronen nimmt mit zunehmender Energie ab (entartetes Elektronengas)

Mit zunehmnder Temperatur gibt es mehr Elektronen mit höherer Energie

Q:

Was ist das Ferminiveau bzw. die Fermienergie?

A:

Die Fermi-Verteilung gibt an, mit welcher Wahrscheinlichkeit W  in einem idealen Fermigas bei gegebener absoluter Temperatur T ein Zustand der Energie  E  von einem der Teilchen besetzt ist.

Q:

Nennen Sie die 2 Arten von Dotierung und wie man diese erreicht

A:

n-Dotierung durch Donatoren wie P, As

p-Dotierung durch Akzeptoren wie B, Al

Q:

Was gilt für die Beweglichkeit der Elektronen ggü. der der Löcher? welche besonderheit gilt im MOSFET?

A:

Beweglichkeit für Elektronen etwa 3 mal größer ist als die für Löcher.

Bei MOSFETS erfolgt die LEitung in Kanal nahe der Oberfläche des HL. Hier gibt es jedoch unregelmäßigkeiten, daher nimmt dort die Beweglichkeit ggenü. dem Inneren ab. Daher n-MOSFETS nur etwa 2 mal schneller als p-MOSFETS

Q:

Beschreiben Sie was passiert wenn am MOS-Kondensator (p-dot. Si) folgende Gate-Bulk-Spannungen anliegen:

  1. UGB = 0V
  2. UGB > 0V
  3. UGB >> 0V
A:
  1. UGB = 0V: Flachbandfall: Keine Spannung --> keine Ladung auf Gate oder Substrat
  2. UGB > 0V: Löcher (Majoritätsladungsträger) im Substrat werden in Richtung Bulkanschluss zurück gedrängt. An Isolierschicht bleiben negativ geladene Akzeptoren zurürck, die eine Raumladungszone bilden. Subsatratschicht an Isolierschicht veramrt an frei beweglichen Ladungsträgern
  3. UGB >> 0V: Elekrtonen (Minoritätsladungsträger) zu SUbstratoberfläche an Isolierschicht hin gezogen. Elektronen reichern sich dort in dünnen Grenzschichten an. Anzahl Elektronen um mehrere Zehnerpotenzen mehr als Löcher in dünner Grenzschicht --> Inversionschicht: Leitungtyp des HL von p in n invertiert. INversionsschicht bildet mit ihren frei beweglichen Elektronen einen n-leitenden Kanal. Kanal ist zum SUbstrat durch negativ geladene Raumladungszone (Verarmt an frei beweglichen LAdungsträgern) isoliert


Q:

Wie werden in der Halbleitertechnologie Srukturen aud das Substrat übertragen?

A:

Fotolithografie

Q:

Was besagt Moores Law?

A:

DIe Anzahl der Transistoren in einem Schaltkreis verdoppelt sich alle 2 Jahre

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