Diodo semicondutor

ELC 1058 CIRCUITOS ELETRÔNICOS I

Diodo Semicondutor

Prof. Cesar Augusto Prior [e-mail]

Dopagem de semicondutores

No cristal de silício, os átomos compartilham 4 elétrons da camada de valência.

Circuitos Eletrônicos I

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Dopagem de semicondutores

O antimônio (Sb) possui 5 elétrons na camada de valência. O elétron não compartilhado passa para a banda de condução

Circuitos Eletrônicos I 3

Dopagem de semicondutores

O efeito resultante é o deslocamento no nível de energia do bandgap.

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4

2

Dopagem de semicondutores

O boro (B) possui 3 elétrons na camada de valência.

O elétron em falta tem o efeito de uma lacuna na banda de valência.

Circuitos Eletrônicos I 5

Dopagem de semicondutores

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Com adição de átomos do grupo V em substituição a átomos de silício na rede, quatro elétrons de valência destes átomos serão utilizados nas antigas ligações do átomo de silício. E um elétron ficará livre (banda de condução). Com adição de átomos do grupo III em substituição aos átomos de silício na rede, apenas três elétrons destes átomos serão utilizados nas antigas ligações do átomo de silício que ele substituiu. E um elétron ficará faltando nas ligações, criando uma lacuna na banda de valência.

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Dopagem tipo n e tipo p

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A adição de átomos do grupo V constitui uma dopagem tipo n. O Fósforo (P) e o Arsênico (As) são uma impurezas tipo n para o silício.

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A adição de átomos do grupo III constitui uma dopagem tipo p. O Boro (B) e o Alumínio (Al) são uma impurezas tipo p para o silício.

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Semicondutores

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Um semicondutor sem impurezas é chamado semicondutor intrínseco. Um semicondutor dopado (com impurezas) é chamado semicondutor extrínseco. Impurezas com cinco elétrons na camada de valência são ditos átomos doadores. Impurezas com três elétrons na camada de valência são ditos átomos aceitadores.

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Junção PN

Entre as duas bandas (valência e condução) existe um diferença de energia.

Como o potencial elétrico é a relação entre a energia potencial elétrica por unidade carga elétrica, tem-se que entre as duas regiões P e N existe uma diferença de potencial elétrico (tensão)

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Resumo: junção PN

- Duas partes semicondutoras juntas (P e N). - Diferença de concentração de portadores provoca difusão. - Difusão provoca recombinação entre elétrons e lacunas. - Forma-se zona de depleção. - Cargas são polarizadas e tem-se um campo elétrico. - A diferença de energia entre as regiões P e N representa uma diferença de potencial (tensão).

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Junção PN sem polarização

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Junção PN sem polarização

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Junção PN reversamente polarizada

Circuitos Eletrônicos I

Junção PN reversamente polarizada

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Junção PN diretamente polarizada

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Junção PN diretamente polarizado

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Dispositivo de Junção PN

A junção PN forma o componente eletrônico chamado de DIODO. Outros componentes eletrônicos são formados pela combinação de junções PN.

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Equação de Shockley

I D  I S (eVD / nVT  1)

(A)

onde IS é a corrente