Examen fisica del estado sólido

CUESTIÓN 1:

a) Explicar brevemente como funciona una célula solar.

Para una célula solar a 300K con J0 = 10-10 A·cm-2, JL=20 mA·cm-2 calcular:

b) El voltaje en circuito abierto

c) Siendo P = J·V , escribir la expresión del voltaje para el cual la potencia es máxima (J es la densidad de corriente bajo iluminación, es decir, .

d) Calcular el valor de dicho voltaje Vm.

CUESTIÓN 2:El espectro de excitones del óxido de cobre (Cu2O) a bajas temperaturas T presenta picos de absorción a 5771Å (n=2), 5737 (n=3), 5725 (n=4) y 5719 (n=5) ¿Cuál es la energía de enlace del excitón?

CUESTIÓN 3:

Sea un semiconductor con Eg=2.0 eV, me*= 0.2m0, mh= 0.5 m0. Calcula la posición del nivel de Fermi, así como el valor de n y p para:

a) Caso de un material con 1017 cm-3 donores yEd= 0.2 eV.

b) En el caso de que al semiconductor anterior se le añadan 9·1016 cm-3 aceptores con EV = 0.2 eV.

CUESTIÓN 4:

a) Calcular la posición del nivel de Energía más baja en la banda de valencia de un pozo cuántico de potencial en la heteroestructura de tipo GaAs-Ga0.7Al0.3As. de anchura 50Å.

b) Idem, pero en el caso de un hilo cuantico o de una caja cuántica. Si no lo calculais,explicad el resultado.

c) ¿Por qué los pozos cuánticos son muy convenientes para su utilización en detectores y láseres?

CUESTIÓN 5:

a) Explicar las corrientes de difusión en semiconductores y cómo se pueden provocar.

b) Un semiconductor de tipo p de Si de anchura 1.5 m contiene 1015 aceptores. Se inyectan electrones de modo que se forma un gradiente de concentración desde 0 hasta1014 cm-3. Determinar la magnitud del campo eléctrico que se debe aplicar de modo que se genere una corriente de conducción que neutralice la corriente de difusión.

CUESTIÓN 6 :

Explicar y justificar brevemente cómo varía el coeficiente de absorción óptico con la energía de los fotones en un semiconductor de tipo general.

PARTE DE OPTOELECTRÓNICA DEL EXAMEN DE FÍSICA DEL ESTADO SÓLIDO(APLICADA) JUNIO 1997

1 - Un diodo p+-n de silicio (Eg = 1.1 eV) actúa como LED, generando una potencia óptica de 0.4 mW a temperatura ambiente. El diodo tiene una corriente de saturación de 0.1 pA y una eficiencia de recombinación radiativa de 0.1. Suponiendo comportamiento ideal, calcular el voltaje y sentido de la polarización enm la que se encuentra trabajando el dispositivo.

Considerar, sise estima necesario, las siguientes constantes:

q= 1.6·10-19 C, KB=1.38·10-23 J·K-1, h = 6.63·10-34 J·s

2 - ¿Cuál es la más adecuada configuración geométrica y de propiedades del semiconductor en fotodetectores de union p-n para captar la radiación electromagnética de longitud de onda baja?¿Por qué?

3 - Explica las causas que originan pérdida en una cavidad óptica utilizada para elfuncionamiento de un láser, y deduce la condición umbral.

PARTE DE OPTOELECTRÓNICA DEL EXAMEN DE FÍSICA DEL ESTADO SÓLIDO (APLICADA) SEPTIEMBRE 1997

1 - Un panel solar constituido por células fotovoltaicas de silicio inyecta en un sistema una potencia de 30W (en días despejados y cuando el sol alcanza su zenit). El panel consta de 139 células en paralelo y 28 células en serie. Si el factor dellenado el 0.9 y la fotocorriente generada en la célula es IL= 20 mA, determinar:

a) El voltaje del circuito abierto,

b) la corriente de cortocircuito,

c) la corriente de saturación de la célula solar a 300K.

Considerar, si se estima necesario, las siguientes constantes:

q= 1.6·10-19 C, KB=1.38·10-23 J·K-1, h = 6.63·10-34 J·s

2 - Explicar gráficamente, a partir de la característicaI-V, el comportamiento de la union p-n en un semiconductor y deducir la expresión que relaciona el voltaje aplicado y la intensidad de corriente que circula entre la dos regiones del semiconductor.

3 - Explicar cuáles son las diferencias fundamentales entre fotodetectores térmicos y fotónicos.

PROBLEMAS DE FÍSICA DEL ESTADO SÓLIDO (Aplicada)

Profesor: J.M. Martinez Duart

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