Werkstoffwissenschaften Nr.5

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Elektrotechnik Quiz am Werkstoffwissenschaften Nr.5
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Question 1

Question
Für Systeme wie die Elektronen in einem Festkörper ist die Zustandsdichte D(E)...
Answer
  • die Volumendichte dN möglicher Zustände pro Energieintervall dE
  • die Zahl möglicher Zustände dN pro Einheitszelle V ez
  • gegeben über D(E) = dN/dV

Question 2

Question
Was besagt der 1. Hauptsatz der Thermodynamik ?
Answer
  • Ohne Einwirkungen von außen bleibt die Energie eines Systems konstant
  • Es gibt kein Perpetuum Mobile erster Art
  • Er beschreibt die Energieverteilung in einem System
  • Am absoluten Nullpunkt der Temperatur hat ein Elektronengas endliche Energie

Question 3

Question
Welche Elektronen tragen in Metallen zur Leitfähigkeit bei ?
Answer
  • Die aus etwa 4*KB*T breiten Aufweichungszone der Fermi Verteilung
  • Nur die Elektronen nahe der Fermikante
  • Knapp die Hälfte
  • Nur die Elektronen mit E~0

Question 4

Question
Wie breit ist die Aufweichungszone der Fermi-Verteilung bei T>0 K ?
Answer
  • 40 eV
  • EG/2
  • 1,1 eV
  • 4*KB*T

Question 5

Question
Welche Aussagen zum elektrischen Strom sind richtig ?
Answer
  • Er wird von freien Elektronen getragen
  • Die Stärke des Stroms ist proportional zum angelegten Elektrischen Feld
  • Alle Elektronen in einem Festkörper tragen zum Stromfluss bei
  • Er wird von Valenzelektronen getragen

Question 6

Question
Welche Aussagen/Formeln für die Entropie sind korrekt?
Answer
  • In einem geschlossenem System ist die Entropie eine Erhaltungsgröße
  • Im thermischen Gleichgewichtzustand hat ein System minimale Entropie
  • Die Entropie misst die Menge der gespeicherten ungerichteten Arbeit in einem System
  • Die Entropie hängt ab von der Zahl der Mikrozustände zu einem Makrozustand

Question 7

Question
Was gilt bei Raumtemperatur für die freien Elektronen in einem Metall ohne Äußeres Feld
Answer
  • Die Elektronen erleiden Stöße und ändern dabei Geschwindigkeit und Richtung
  • Es fliest kein Nettostrom
  • Sie bewegen sich mit sehr hoher Geschwindigkeit
  • Die Elektronen bewegen sich sich frei und ungehindert im Kristallgitter
  • Sie bewegen sich mit sehr kleiner Geschwindigkeit

Question 8

Question
Welche Aussagen zur Fermi-Verteilung sind richtig ?
Answer
  • Sie gibt die Wahrscheinlichkeit an, mit der Elektronen an einem bestimmten Gitteratom anzutreffen ist
  • Für T= 0 K sind alle Elektronen im Grundzustand
  • Sie beschreibt die Verteilung der Elektronen auf die Zustände im Kristall
  • Für große Energien E>>Ef geht sie in die Boltzmann-Verteilung über
  • Für T=0 K geht sie in die Boltzmann-Verteilung über
  • Sie gibt die Wahrscheinlichkeit an, mit der ein Zustand bei der Energie E besetzt wird

Question 9

Question
Wo liegt das Ferminiveau, wenn Silizium mit fünfwertigem Phosphor dotiert wird ?
Answer
  • Mittig zwischen dem Dotierniveau E [D] und der Leitungsbandkante E [L]
  • Mittig zwischen dem Dotierniveau E[D] und der Valenzbandkante E[V]
  • Auf dem Dotierniveau E[D]

Question 10

Question
Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik besagt , dass...
Answer
  • die Erzeugung von Energie aus dem Nichts unmöglich ist
  • sich die innere Energie eines Systems ändert, wenn ihm von außen Wärme zugeführt wird oder das System Arbeit leistet
  • die Generation von Arbeit durch das Abkühlen eines Wärmereservoirs unmöglich ist
  • ein System im thermodynamischen Gleichgewicht eine möglichst große Entropie hat

Question 11

Question
Was passiert, wenn Silizium mit fünfwertigem Phosphor dotiert wird ?
Answer
  • Die Leitfähigkeit nimmt zu
  • Es entstehen Energieniveaus knapp unterhalb des Leitungsbandes
  • Das Silizium ändert seine Farbe
  • Es entstehen Energieniveaus knapp oberhalb des Valenzbandes

Question 12

Question
Richtige Aussagen zur Leitfähigkeit von Festkörpern
Answer
  • Eine Temperaturerhöhung verbessert die Leitfähigkeit von Halbleitern
  • Defekte reduzieren die Leitfähigkeit von Metallen
  • Defekte haben keinen Einfluss auf die Leitfähigkeit von Metallen
  • Die Leitfähigkeit von Metallen steigt mit der Temperatur

Question 13

Question
Welche Elektronen tragen in Metallen zur Leitfähigkeit bei ?
Answer
  • Nur die Elektronen mit E~Ef
  • Die aus der etwa 4*KB*T breiten Aufweichungszone der Fermi-Verteilung

Question 14

Question
Halbleiter haben ...
Answer
  • Ein voll besetztes Valenzband
  • Ein Temperatur abhängigen spezifischen Widerstand
  • Eine Bandlücke von etwa ~1eV
  • Ein leeres Leitungsband
  • Eine Bandlücke von >10 eV

Question 15

Question
Metalle sind gute Leiter,den sie haben ...
Answer
  • Ein nur teilweise gefülltes Valenzband
  • Ein mit dem Leitungsband überlappendes Valenzband
  • Keine freien Elektronen
  • Ein vollständig gefülltes Valenzband und eine große Bandlücke
  • Kein Leitungsband
  • Nur wenige freie Elektronen

Question 16

Question
Welche Aussagen zum Bändermodell sind richtig ?
Answer
  • Das Valenzband liegt energetisch oberhalb des Leitungsbandes
  • Das Valenzband liegt energetisch unterhalb des Leitungsbandes
  • Das Valenzband ist immer voll gefüllt
  • Die Bandstruktur ist entscheidend für die elektrische Leitfähigkeit eines Materials

Question 17

Question
Was passiert, wenn Silizium mit dreiwertigem Gallium dotiert wird
Answer
  • Es entstehen Energieniveaus knapp unterhalb des Leitungsbandes
  • Nichts
  • Die Leitfähigkeit nimmt ab
  • Es entstehen Energieniveaus knapp oberhalb des Valenzbandes
  • Die Leitfähigkeit nimmt zu

Question 18

Question
Welche der gegebenen Gleichungen beschreibt/beschreiben die Beweglichkeit von Elektronen in leitfähigen Materialien?

Question 19

Question
Welche Formel beschreibt das Ohmsche Gesetz ?

Question 20

Question
Welche der gegebenen Gleichungen beschreiben die elektrische Stromdichte ?
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