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Fundamentos de Electrónica
Teoria

Cap.2 - Díodo de Junção P-N

Jorge Manuel Torres Pereira

IST-2008

DÍODO DE JUNÇÃO p-n

2.1. Introdução
A junção p-n envolve o contacto entre duas regiões semicondutores, uma tipo-p e outra
tipo-n. Se se utilizar o mesmo semicondutor para ambas as regiões, a junção p-n designa-se
por homojunção. Caso contrário chama-se heterojunção. Quando adensidade de dadores do
lado n é igual à densidade de aceitadores do lado p, a junção designa-se por simétrica, caso
contrário chama-se assimétrica. A junção p-n ainda se pode classificar como abrupta ou
gradual dependendo da forma como se distribui a densidade de dopante entre a região p e a
região n. Na junção gradual a grandeza N=Na-Nd varia de N a para − N d de uma forma
continua quando sevai da região tipo-p para a região tipo-n. A homojunção p-n e, na maior
parte dos casos de interesse a heterojunção p-n, possuem características rectificadoras.
O díodo de junção p-n tem como estrutura básica a junção p-n e dois contactos metalsemicondutor que permitem estabelecer a sua ligação eléctrica num dado circuito. Os
contactos metal-semicondutor não devem possuir propriedadesrectificadoras e portanto os
metais mais adequados para estabelecer a ligação com a região tipo-p e tipo-n devem ser
escolhidos com cuidado. No caso do silício o metal mais utilizado é o Alumínio. O díodo de
junção pode ser usado como dispositivo rectificador, como tensão de referência, quando a
funcionar na disrupção, ou como condensador variável dependente de tensão. Os dispositivos
bipolares em geralpossuem características que derivam do comportamento da junção p-n.
Também os dispositivos optoelectrónicos, e.g., fotodíodos, células solares, LED e LASER
possuem uma estrutura básica que envolve a junção p-n.
Nos parágrafos seguintes ir-se-á estudar a homojunção p-n abrupta utilizando um
modelo unidimensional.

2.2. Junção p-n em equilíbrio termodinâmico
Considere-se a homojunçãoabrupta. A densidade de dopante é constante de cada lado
da junção até ao contacto, variando buscamente da região tipo-p para a região tipo-n, Fig. 2.1.

2.3

DÍODO DE JUNÇÃO P-N

p

n
Na
Nd

x
Região com impurezas
aceitadoras

0

Região com impurezas
dadoras

Fig. 2.1 – Perfil da densidade de dopante numa junção p-n abrupta assimétrica.

Longe do contacto a densidade deelectrões, n0 , e buracos, p0 é sensivelmente igual à
densidade N d e N a respectivamente, pois tem-se N a , N d

ni . O mesmo não acontece na

região vizinha do contacto porque estamos a lidar com cargas móveis. Na verdade, ao
passarmos da região n para a região p, a densidade de electrões varia de várias ordens de
grandezas pois passa duma região onde os electrões são portadores maioritários parauma
região onde são minoritários. É de realçar que se deve continuar a verificar em cada ponto do
semicondutor a relação n0 p0 = ni2 . Ao gradiante de concentrações está associada uma
corrente de difusão que é responsável pelo movimento de electrões da região-n para a regiãop e buracos da região-p para a região-n. Esta movimentação de carga destrói a neutralidade
eléctrica local e dá origem aum campo eléctrico que é responsável pela corrente de condução
de electrões e buracos com sentido oposto ao da corrente de difusão respectiva. Em equilíbrio
termodinâmico a densidade de corrente de difusão é equilibrada pela respectiva densidade de
corrente de condução de modo a ter-se uma densidade de corrente total que é zero para os
electrões e para os buracos. A região junto ao contacto,onde existe campo eléctrico, designase por região de transição ou região de carga espacial. O campo eléctrico está dirigido da
região n para a região p, toma o valor máximo no plano de contacto entre as duas regiões e é
zero fora da região de transição. A existência do campo eléctrico permite definir a diferença
de potencial de contacto entre as regiões neutras tipo-n e tipo-p.
Na Fig. 2.2...
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