quinta-feira, 21 de agosto de 2014

Eletrônica: Diodo Semicondutor


Junção PN


A união física entre o semicondutor tipo P e o semicondutor tipo N constitui o diodo de junção PN.



Efetuando-se a união, os elétrons do material tipo N tendem a migrar para o material tipo P visando tanto o equilíbrio eletrônico (equilíbrio das densidades de elétrons nos materiais), como a estabilidade química (oito elétrons na última camada). Este processo é chamado de recombinação.
Como este processo ocorre inicialmente próximo à junção, um fenômeno interessante acontece. Surge uma camada de depleção.



Depleção significa diminuição ou ausência, nesse caso ausência de portadores majoritários (elétrons e lacunas) na região próxima a junção.

Como isso ocorre?

Cada vez que um elétron atravessa a junção e se recombina com uma lacuna formam-se pares de íons. À medida que os íons vão aumentando, a região próxima a junção fica sem elétrons livres e lacunas. Além de certo ponto, a camada de depleção age como uma barreira impedindo a continuação da difusão dos elétrons livres. A intensidade da camada de depleção aumenta com cada elétron que atravessa a junção até que se atinja um equilíbrio. A diferença de potencial através da camada de depleção é chamada de barreira de potencial. A 25°, esta barreira é de 0,7 V para o silício e 0,3 V para o germânio.
O símbolo mais utilizado para o diodo é  mostrado a seguir:



Polarização Direta

Supondo uma bateria, o diodo estará polarizado diretamente se o polo positivo da bateria for ligado ao semicondutor tipo P e o polo negativo ligado ao semicondutor tipo N.
No material tipo n os elétrons são repelidos pelo terminal da bateria e empurrados para a junção. No material tipo p as lacunas também são repelidas pelo terminal e tendem a penetrar na junção, e isto diminui a camada de depleção. Para haver fluxo livre de elétrons a tensão da bateria tem que sobrepujar o efeito da camada de depleção.




Polarização Reversa

Invertendo-se as conexões entre a bateria e o diodo, isto é, ligando o polo positivo no material tipo n e o polo negativo no material tipo p, a junção fica polarizada inversamente.
Os elétrons do material tipo n são atraídos para o terminal positivo, afastando-se da junção. As lacunas são atraídas pelo terminal negativo. Podemos então dizer que a bateria aumenta a camada de depleção, tornando praticamente impossível o deslocamento de elétrons de uma camada para outra. 


No link a seguir tem uma simulação interessante sobre a polarização do diodo.