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Übungsaufgaben
Dreißig Übungen, fortlaufend nummeriert: Aufgaben zum Klicken, Ziehen und Knobeln wechseln sich mit Rechen- und Eingabeaufgaben ab. Jede Übung gibt dir sofort eine Rückmeldung, und zu jeder Aufgabe gibt es zwei gestufte Tipps.
A1
Kristall-Werkstatt: drei Aufträge
AFB IErstelle nacheinander drei dotierte Kristalle. Das Modell zeigt dir sofort die Bindungselektronen, überzähligen Elektronen und Löcher.
Wähle oben ein Element und klicke dann auf Gitterplätze, um Atome auszutauschen — ein zweiter Klick mit demselben Element macht den Platz wieder zu Si. Mit der Tastatur: Tab ins Gitter, Pfeiltasten wandern, 1–5 setzt das Element direkt, Enter setzt das gewählte.
Fünfwertige Atome (Phosphor, Arsen) bringen ein überzähliges Elektron mit, dreiwertige (Bor, Gallium) lassen eine Bindung offen. Für die Leitungsart zählt nur die Wertigkeit, nicht welches Element du nimmst.
Überlege zuerst für jedes Element der Palette, wie viele Außenelektronen es hat.
n-leitend: nur Phosphor oder Arsen (fünfwertig) einbauen; p-leitend: nur Bor oder Gallium (dreiwertig) – in Runde 3 also viermal Bor.
A2
Rechnung mit Gallium
AFB IIEin Siliziumplättchen mit 4·1021 Atomen wird im Verhältnis 1 : 2·106 mit Gallium dotiert. Untersuche Leas Lösung auf Fehler und korrigiere sie.
Klicke die falschen Zeilen an — nur sie bekommen ein Korrekturfeld. Geprüft wird beides: die Auswahl und die Korrekturen.
Richtig ist 2 · 10 hoch
Majoritätsladungsträger sind die
Das Plättchen ist nach außen
4 · 1021 : (2 · 106) = 2 · 1015 Galliumatome – geteilt, nicht multipliziert: „ein Fremdatom auf zwei Millionen“ heißt, die Atomzahl durch zwei Millionen zu teilen. Gallium liefert Löcher, also p-Leitung, und weil jeder Galliumrumpf genau so negativ wird, wie sein Loch positiv wirkt, bleibt das Plättchen neutral.
Prüfe jede Zeile einzeln: Stimmt die Rechenart, stimmt die Physik?
„Ein Fremdatom auf 2·106 Atome“ heißt teilen: 4 : 2 = 2 und 21 − 6 = 15. Gallium ist Akzeptor – also Löcher –, und der Kristall bleibt neutral.
A3
Blitzrechnung
AFB IEin Kristall wird so dotiert, dass auf eine Million Siliziumatome genau ein Fremdatom kommt. Berechne, wie viele Fremdatome ein Bereich mit 5·107 Siliziumatomen enthält.
Rechne selbst und trage das Ergebnis ein — Enter prüft direkt.
5·107 : 106 = 5·101 = 50. Trick: Bei Zehnerpotenzen wird nur der Exponent subtrahiert, 7 − 6 = 1.
Teile die Zahl der Siliziumatome durch die Zahl der Atome, die auf ein Fremdatom kommen.
Bei der Division von Zehnerpotenzen subtrahierst du die Exponenten: 107 : 106 = 101.