Lista de exercícios

Os LEDs (Light Emitting Diode) são constituídos de diodos semicondutores ou junções retificadoras P-N. São utilizados principalmente em produtos de microeletrônica como sinalizador de avisos, em alguns modelos de semáforos, em painéis, dentre outras aplicações.

(1,0 ponto) Classifique os tipos de junção retificadora p-n quanto à sua polaridade, fazendo um desenho esquemático do arranjo. Justifique sua resposta.

Uma junção PN é formada pela combinação de semicondutores do tipo N e semicondutores do tipo P dispostos em paralelo. São produzidas dopagem controlada em material monocristalino, de modo que um dos lados da junção possua portadores de cargas negativas (elétrons) e portadores de carga positivas (buracos).

Podem existir dois tipos de junção p-n dependendo da polaridade destas. Quando uma bateria é utilizada, o terminal positivo pode estar conectado ao lado do p e o terminal negativo para o lado n; isso é conhecido como uma polarização direta ou polarização para frente. Neste tipo de polarização ocorre o deslocamento das cargas em direção à junção, também chamada de zona de recombinação.

Quando uma bateria é colocado e utiliza-se polaridade oposta (pólo negativo ligado a p e positivo a n) é chamada de polarização reversa ou para trás.

(1,0 ponto) Indique de qual tipo é a junção p-n da qual é constituído um LED, e qual fenômeno está associado à este tipo de junção. Justifique sua resposta.

Um LED é constituído de juntas p-n com fluxo para frente. A resposta dos portadores de carga à aplicação de um potencial com fluxo para faz com que os buracos do lado p e os elétrons do lado n sejam atraídos para a junção. Como elétrons e buracos se encontram próximo à junção na zona de recombinação, aniquilando-se uns aos outros. Esta aniquilação de cargas emite energia na forma de luz, fazendo com que estes possam ser utilizados como lâmpadas.

elétron+buraco→energia

(c) (1,0 ponto) Você esperaria que um aumento de temperatura influenciasse a operação de retificadores ? Justifique sua resposta.

Se a temperatura de uma junção p-n ou um transistor de junção for aumentada, os materiais semicondutores se tornarão intrínsecos, já que haverá energia térmica o suficiente para a criação de elétrons livres simplesmente pelo aumento de temperatura e o dispositivo poderá se tornar inoperante. Além disso, difusão de espécies de dopante de a região rica em portadores do tipo p para regiões do tipo n pode poderia levar à problemas de desempenho destes dispositivos.

O transistor MOSFET (acrônimo de Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), ou transistor de efeito de campo metal - óxido - semicondutor), é, de longe, o tipo mais comum de transístores de efeito de campo em circuitos tanto digitais quanto analógicos. Os MOSFET são utilizados onde as fontes de sinal a serem amplificadas não podem suportar uma corrente apreciável. Explique usando um desenho esquemático, o funcionamento dos MOSFET explicando como é feito controle da corrente elétrica destes dispositivos em termos do comportamento dos portadores de carga.

Os MOSFET são similares aos transistores de junção, mas este consiste de 2 ilhas de semicondutores (fonte e dreno) do tipo p que são criadas dentro de um substrato Si do tipo n. São colocados conectores metálicos na fonte, dreno e porta para facilitar a condução eletrônica. A condutividade do canal é variada pela presença de um campo elétrico imposto na porta. Se uma carga negativa for imposta na porta, haverá atração dos buracos do tipo p, à esta região o que não permite a formação do canal. Já se uma carga positiva for imposta na porta, os buracos serão repelidos e o canal criado para que haja a passagem de elétrons da fonte para o dreno. Este tipo de dispositivo funciona como uma chave lógica, controlando a passagem