Oefen examens van de afgelopen 5 jaar met extra uitleg door docenten bij examenvragen
Extra uitleg en oefenen voor elk onderwerp uit je examen
Stel vragen en krijg direct antwoord
Bestand aan het laden...
In het scherm van een Qled-tv valt violet licht afkomstig uit leds op een laagje met quantum dots. Quantum-dots zijn kleine bolletjes met afmetingen variërend van, gemaakt van een speciaal materiaal.
In figuur 1 staat een artist's impression van één quantum-dot (opgebouwd uit atomen).
De quantum-dots absorberen het violette licht waarmee ze bestraald worden en zenden daarna zelf licht uit met een andere kleur dan violet.
figuur 1
Voor de werking van een Qled-tv zijn quantumdots nodig die blauw, groen of rood licht uitzenden. De kleur van het uitgezonden licht hangt af van de grootte van de quantum-dot. Zie figuur 2.
figuur 2
De quantum-dots in een Qled-tv worden met violet licht bestraald.
2 punten
Open vraag
Halfgeleider
Een quantum-dot is gemaakt van een zogenaamd halfgeleidermateriaal. In een halfgeleider kan een elektron slechts in banden van zeer dicht bij elkaar gelegen energieniveaus bestaan. Voor de werking van een quantum-dot zijn slechts twee van deze energiebanden van belang: de valentieband en de geleidingsband. Daartussen zit bij een halfgeleider een energieverschil, de zogeheten bandgap$E_{\text {gap }}. Zie figuur 3.
figuur 3
Als een foton geabsorbeerd wordt maakt het één elektron vrij uit het atoomrooster. De energie van dat foton moet daarvoor groot genoeg zijn. Het elektron gaat dan van een energieniveau in de valentieband naar een energieniveau in de geleidingsband. Dit betekent dat het loskomt uit het atoomrooster van de halfgeleider. Het achterblijvende gat in de valentieband kan worden opgevat als een positief deeltje dat door het rooster beweegt. Het aangeslagen elektron en het achterblijvende gat worden samen een elektron-gatpaar genoemd.
In figuur 4 is van enkele halfgeleiders de bandgap gegeven.
figuur 4
halfgeleider
$\boldsymbol{E}_{\text {gap }} \mathbf{( e V )}
Neem aan dat de fotonenergie van het gebruikte violette licht tussen2{,}75\text{ eV}2{,}752{,}752{,}752{,}752{,}752{,}752{,}752{,}752{,}752{,}752{,}752{,}75e$2{,}75 \mathrm{eV}en3{,}10\text{ eV}3{,}103{,}103{,}103{,}103{,}103{,}103{,}103{,}103{,}103{,}103{,}103{,}10e$3{,}10 \mathrm{eV}ligt.
Geef in de tabel op de uitwerkbijlage voor elke halfgeleider aan of deze op grond van de bandgap geschikt is voor gebruik in een Qled-tv. Licht je antwoord toe.
Beoordeling
voorbeeld van een antwoord:
De fotonenergie moet groter zijn dan de bandgap. (Dus halfgeleiders met een bandgap kleiner dan2{,}75\text{ eV}2{,}752{,}752{,}752{,}752{,}752{,}752{,}752{,}752{,}752{,}752{,}752{,}75e$2{,}75 \mathrm{eV}zijn geschikt / halfgeleiders met een bandgap groter dan3{,}10\text{ eV}3{,}103{,}103{,}103{,}103{,}103{,}103{,}103{,}103{,}103{,}103{,}103{,}10e$3{,}10 \mathrm{eV}zijn niet geschikt.)
halfgeleider
$\boldsymbol{E}_{\text {gap }} \mathbf{( e V )}
geschikt
geschikt
55{,}5{,}0
ongeschikt
geschikt
geschikt
➤ Indien correct 1 punt:
➤ Indien correct 1 punt:
Opmerking
Als de kandidaat naast het argument dat de fotonenergie groter moet zijn dan de
bandgap ook noemt dat de uitgezonden fotonen zichtbaar licht moeten zijn en dus naastookenals ongeschikt noteert, dit niet aanrekenen.
Op deze pagina behandelen we vraag 7 van het centraal examen natuurkunde vwo 2022 – tijdvak 1. Deze vraag is onderdeel van Qled-tv, en is 2 punten waard.
Je kunt hier zelf het antwoord invullen en vervolgens direct de uitwerking en uitleg bekijken.
Daarnaast kun je:
Oude antwoorden terugzien
Extra uitleg vragen aan onze AI-hulp via de knop "Stel je vraag"
Klikken op de bijbehorende onderwerpen uit de examenroute om verdieping te vinden
