Diodo semicondutor

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29/11/2012

Universidade Federal de Santa Maria Departamento de Eletrônica e Computação

ELC 1058 CIRCUITOS ELETRÔNICOS I
Diodo Semicondutor
Prof. Cesar Augusto Prior cesar.prior@ufsm.br

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

Circuitos Eletrônicos I

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

O elétron em falta tem o efeito deuma lacuna na banda de valência.
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Dopagem de semicondutores


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 narede, 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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Circuitos Eletrônicos I

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Dopagem tipo n e tipo p


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





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.



Circuitos Eletrônicos I

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Semicondutores


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







Circuitos Eletrônicos I

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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 entreas duas regiões P e N existe uma diferença de potencial elétrico (tensão)

Circuitos Eletrônicos I

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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 energiaentre as regiões P e N representa uma diferença de potencial (tensão).
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Junção PN sem polarização

Circuitos Eletrônicos I

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Junção PN sem polarização

Circuitos Eletrônicos I

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Junção PN reversamente polarizada

Circuitos Eletrônicos I

Junção PN reversamente polarizada

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Junção PN diretamente polarizada

Circuitos Eletrônicos I

Junção PN diretamente polarizado

Circuitos Eletrônicos I

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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 de saturação reversa VD é a tensão de polarização direta sobre o diodo n é um fator que varia entre 1 e 2 ( assume-se n = 1 normalmente)

A tensão VT é chamada tensão térmica e é dado por

VT 

kT q

(V)

onde k é a constante de Boltzmann = 1.38x10-23 J/K T é a temperatura absoluta em Kelvins = 273 + a temperatura em oC q é carga do elétron =...
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