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Elektronentransport: Berechnung
Status: (Frage) reagiert/warte auf Reaktion Status 
Datum: 21:56 Mi 03.03.2021
Autor: Leon33

Aufgabe
hey Leute habe die Aufgabe im Anhang eingefügt
Habt ihr tipps für die a) und b) ?

Ich habe diese Frage in keinem Forum auf anderen Internetseiten gestellt.


Dateianhänge:
Anhang Nr. 1 (Typ: png) [nicht öffentlich]
        
Bezug
Elektronentransport: Mitteilung
Status: (Mitteilung) Reaktion unnötig Status 
Datum: 09:09 Do 04.03.2021
Autor: chrisno

Ich wundere mich:
Du tippst etwas ein (du gibst dich ja als Urheber an), machst dann einen Screenschot um die Grafik anzuhängen.

Ist es nicht einfacher Strg c Strg v zu verwenden, beziheungsweise den Text direkt hier einzugeben?

Bezug
                
Bezug
Elektronentransport: Mitteilung
Status: (Mitteilung) Reaktion unnötig Status 
Datum: 10:31 Do 04.03.2021
Autor: Leon33

Habt ihr auch tipps wie ich hier rechnen kann?


Bezug
                        
Bezug
Elektronentransport: Mitteilung
Status: (Mitteilung) Reaktion unnötig Status 
Datum: 18:03 Do 04.03.2021
Autor: Eisfisch

dem forum ist kein rechner hinterlegt

Bezug
                
Bezug
Elektronentransport: Freigegeben
Status: (Mitteilung) Reaktion unnötig Status 
Datum: 10:58 Sa 06.03.2021
Autor: Infinit

Aufgrund der Tippfehler im Anhang ist es sehr naheliegend, dass die Aufgabe vom Fragesteller eingegeben wurde.

Bezug
                        
Bezug
Elektronentransport: Frage (beantwortet)
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 11:03 Sa 06.03.2021
Autor: Leon33

Hi Infinit hast du tipps noch zur Aufgabe ?
Oder ist die Aufgabe zu schwer ? :)
Die Leute haben sich bisher nur über den Anhang beschwert

Bezug
                                
Bezug
Elektronentransport: Ideen
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 11:40 Sa 06.03.2021
Autor: Infinit

Hi Leon33,
ich bin kein Fachmann auf diesem Gebiet und kann deswegen nicht mit einer fertigen Formel weiterhelfen. Was ich jedoch sagen würde, ist, dass bei einem n-dotierten Silizium die überschüssigen Elektronen sich nach dem Anlegen der Spannung auf den Weg zur Anode machen. Wie schnell dies jedoch geht, - augenscheinlich gibt es ja da einen gewissen Gleichgewichtszustand nach einiger Zeit -, kann ich nicht direkt sagen. Das Ganze hängt wohl mit freien Wegstrecken zusammen, die jedes Elektron im Silizium "ungestört" zurücklegen kann.
Du müsstest noch irgendwas an Zusatzinfo haben, entweder aus der Physik oder aus der Halbleitertechnik.
Viele Grüße,
Infinit

Bezug
                                        
Bezug
Elektronentransport: Frage (beantwortet)
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 15:33 Sa 06.03.2021
Autor: Leon33

ich poste mal meine Formelsammlung rein . Hilft diese Einstein Beziehung irgendwie das zu berechnen ?


Dateianhänge:
Anhang Nr. 1 (Typ: png) [nicht öffentlich]
Bezug
                                                
Bezug
Elektronentransport: Mitteilung
Status: (Mitteilung) Reaktion unnötig Status 
Datum: 18:44 Sa 06.03.2021
Autor: chrisno

Ich kann dir leider nicht weiterhelfen.
Die Größen in der Aufgabe, ich vermute [mm] $\epsilon_r$ [/mm] und [mm] $\mu_r$ [/mm] kommen in der Formelsammlung nicht vor. Es fehlen also noch Verbindungsglieder. Die sind für mich, obwohl ich mal Solid-State-Physics belget hatte, nicht offensichtlich.

Wie Infinit schon geschrieben hat, braucht es einen Mechanismus, der eine beliebige Beschleinigung der Löcher verhindert. Allgemein wäre das die nichtelastische Streuung der Ladungsträger an Störstzellen. In Festkörpern gibt es auch Geschwindigkeiten, die nicht überschritten werden können, wenn der Wellenzahlvektor mit einem Gitervektor übereinstimmt.

Vor dieser Aufgabe muss es einen passenden Unterricht gegeben haben. Hast Du von da ein paar Stichworte?

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Elektronentransport: Noch ne Idee
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 12:55 So 07.03.2021
Autor: Infinit

Hallo Leon33,
beim Durchlesen Deiner Aufgabenstellung für den a)-Teil machte mich jetzt eine Sache stutzig, nämlich die, dass die relative magnetische Permeabilität eine Dimension haben soll, und dann noch so eine komische mit Kubizentimeter pro Volt und Siemens. Die relative Permeabilität ist dimensionslos. So kam mir die Idee, mal nach der Beweglichkeit von Elektronen in Festkörpern zu googeln und siehe da, - siehe Wikipedia Beweglichkeit Physik -, dort taucht überall die Größe [mm] \mu [/mm] als Beweglichkeitsfaktor auf. In der Elektrodynamik, in der wir uns ja befinden, hat dieser Beweglichkeitsfaktor eine Dimension von Quadratmetern pro Voltsekunde, also [mm] \frac{m^2}{Vs} [/mm] . In diesem Fall gibt es dann sogar einen Zusammenhang zur Driftgeschwindigkeit, die von diesem materialabhängigen Beweglichkeitsfaktor abhängt und von dem elektrischen Feld, in dem sich die bewegte Masse, also Deine Elektronen, befinden.

Unter der Voraussetzung eines "best guess" hat mann dann den simplen Zusammenhang
[mm] v_{drift} = \mu \cdot E [/mm] und das elektrische Feld bekommst Du über [mm] E = \frac{U}{d} [/mm] wobei [mm] d [/mm] die bei Dir angegebenen 5 nm wären.
Wäre das eine Lösung? Einheitenmäßig käme auf jeden Fall eine Geschwindigkeit raus.
Viele Grüße,
Infinit

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Elektronentransport: Frage (beantwortet)
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 16:29 So 07.03.2021
Autor: Leon33

Hatte die Hoffnung schon aufgegeben und dann deine Antwort gelesen :)

Soll ich für d = länge = 100 nm einsetzen ?

Oder 100nm/2 = 50nm ?

Ich habe jetzt 100nm für d genommen :
[mm] E= \bruch{0,5V}{100nm} 0,005 V/nm [/mm]

vdrift = u*E 0 0,0011 [mm] m^2/VS [/mm] *0,005 V/nm =5500 [mm] m^2/s [/mm]

Hiernach hätte ich v = s/t gerechnet

t = s/v

Aber die frage ist :
Ist mit s = 100 nm gemeint ?
dann kann ja nicht d = 100nm sein :)

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Elektronentransport: Einsetzen
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 16:48 Mo 08.03.2021
Autor: Infinit

Hallo Leon33,
da die Elektroden an diesem Quader rechts und links angeordnet sind, ist die Strecke dazwischen 100 nm. Sorry, daa hatte ich eine falsche Zahl im Kopf.
Die Einheit des Beweglichkeitsfaktors ist jedoch immer noch verkehrt. Schaue doch mal nach, was wirklich in der Aufgabenstellung steht.
Angenommen, meine Vermutung stimmt, dann hätte das elektrische Feld eine Größe von E= 5 MV/m. Pass dann beim Einsetzen in meine Formel mit den Einheiten auf: [mm] 1 {\rm cm}^2 = 10^{-4} {\rm m}^2 [/mm]
Dann bekomme ich:
[mm] v = 1100 \cdot 10^{-4} \cdot 5 \cdot 10^6 = 550000 [/mm] m/s.
Viele Grüße,
Infinit

Bezug
                                                                        
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Elektronentransport: Frage (beantwortet)
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 17:02 Mo 08.03.2021
Autor: Leon33

hast du zufällig auch tipps zur c)?

Bezug
                                                                                
Bezug
Elektronentransport: Eine Idee
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 17:48 Mo 08.03.2021
Autor: Infinit

Ja, eine Idee habe ich schon, die allerdings recht einfach ist. Bei einem MOSFET als Schalter muss ja das Gate umgeladen werden und die passiert, indem die Elektronen auf das Gate fließen oder von ihm abfließen.
Mit Hilfe der Driftgeschwindigkeit und des Abstandes zwischen den Elektroden kannst Du ausrechnen, wieviel Zeit die Elektronen benötigen, um von einer Elektrode zur anderen zu kommen. Die doppelte Zeit braucht man demzufolge für einen Schaltvorgang und der Kehrwert dieses Wertes wäre die Schaltfrequenz. Für eine einfache Codierung entspräche dies der Bitrate pro Sekunde.
Alles nur "best guess", vielleicht stimmt es ja aber :-)
Viele Grüße,
Infinit

Bezug
                                                                        
Bezug
Elektronentransport: Frage (beantwortet)
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 13:57 Di 09.03.2021
Autor: Leon33

Die Zeit t berechne ich dann so oder :

t = s/v = 100nm/550000m/s =1.818*10^-13

Für ein Schaltvorgang das doppelte also:

3,636*10^-13

Schaltfrequenz =
1/(3,636*10^-13) =2,75*10^12 Bitrate pro Sekunde

es gab noch eine frage d)
Welche Konsequenzen ergeben sich aus dem Ergebnis t=t(I) für den transistor selbst und seine Integration in möglichst schnelle Mikroprozessorschaltungen ?
Auch ne Idee ? :)

Bezug
                                                                                
Bezug
Elektronentransport: Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 09:14 Di 16.03.2021
Autor: meili

Hallo Leon23,

vergleiche die für den Transistor berechnete Schaltfrequenz mit Schaltfrequenzen in schnellen Mikroprozessorschaltungen. Ist der Transistor dafür zu langsam oder schneller?

Gruß
meili

Bezug
                                                                                        
Bezug
Elektronentransport: Frage (überfällig)
Status: (Frage) überfällig Status 
Datum: 10:18 Mi 17.03.2021
Autor: Leon33

Ist meine Berechnung zumindest richtig ?
Wo soll ich das vergleichen ?
Habe keine Werte vorliegen :)

Bezug
                                                                                                
Bezug
Elektronentransport: Fälligkeit abgelaufen
Status: (Mitteilung) Reaktion unnötig Status 
Datum: 10:20 Mi 24.03.2021
Autor: matux

$MATUXTEXT(ueberfaellige_frage)
Bezug
                                                                                        
Bezug
Elektronentransport: Frage (überfällig)
Status: (Frage) überfällig Status 
Datum: 17:27 Sa 27.03.2021
Autor: Leon33

ich habe nix gefunden womit man das vergleichen kann?

Bezug
                                                                                                
Bezug
Elektronentransport: Mitteilung
Status: (Mitteilung) Reaktion unnötig Status 
Datum: 17:53 Sa 27.03.2021
Autor: chrisno

Mit welcher Frequenz laufen aktuelle Prozessoren?


Bezug
                                                                                                
Bezug
Elektronentransport: Fälligkeit abgelaufen
Status: (Mitteilung) Reaktion unnötig Status 
Datum: 19:20 Sa 03.04.2021
Autor: matux

$MATUXTEXT(ueberfaellige_frage)
Bezug
        
Bezug
Elektronentransport: Mitteilung
Status: (Mitteilung) Reaktion unnötig Status 
Datum: 17:57 Do 04.03.2021
Autor: Eisfisch

hallo Leon,

außer dass du tipps haben möchtest: was ist oder wäre denn dein ansatz?

tipp: die bekannten formeln durchschauen und das geeignete heraussuchen, ggf. umformen.

Bezug
                
Bezug
Elektronentransport: Frage (überfällig)
Status: (Frage) überfällig Status 
Datum: 18:59 Do 04.03.2021
Autor: Leon33

Hi Eisfisch,
weisst du zufällig welche Formel ich benutzen kann ?
Würde dann auch meine Ansatz posten gerne .
Aktuell weiss ich nicht welche Formel ich nutzen kann ?


Bezug
                        
Bezug
Elektronentransport: Fälligkeit abgelaufen
Status: (Mitteilung) Reaktion unnötig Status 
Datum: 19:20 Sa 06.03.2021
Autor: matux

$MATUXTEXT(ueberfaellige_frage)
Bezug
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