ELETRONICA APLICADA

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A JUNÇÃO DOS DIODOS – A CAMADA DE DEPLEÇÃO E AS BANDAS DE ENERGIA DO MATERIAIS ISOLANTE, CONDUTORES E SEMICONDUTORES 
 Disciplina: Eletrônica Aplicada 	 
	A junção PN dos diodos – a camada de depleção:
A junção PN
O diodo é fabricado com silício ou germânio com uma junção de duas partes dopadas de formas diferentes. Dessa forma, cada uma dessas duas regiões terá características um pouco diferentes.
A primeira delas é a região P, uma região com lacunas, que poderiam ser preenchidas com elétrons. Em contrapartida, do outro lado, existe a região N, uma região com muitos elétrons, mas que não conseguem atravessar para a região P.
Assim, no meio dessas duas regiões, existe uma zona chamada “Região de Depleção”, que é uma espécie de zona neutra entre as duas regiões.
Quando essa junção PN é diretamente polarizada, isto é, o terminal positivo de uma fonte de tensão é ligado a junção P e o negativo é ligado a junção N, os elétrons conseguem atravessar a região de depleção. Portanto, quando a junção PN é diretamente polarizada, passa a existir um fluxo de corrente por ela.
Entretanto, quando inversamente polarizada, os elétrons não conseguem atravessar a região de depleção, fazendo com que a junção PN impeça a passagem de corrente elétrica.
	As bandas de energia.
Designa-se por banda de energia o conjunto dos níveis de energia que os elétrons num sólido podem possuir.
Num átomo isolado os elétrons existem em níveis de energia descontínuos. Num cristal, em que um grande número de átomos se encontram ligados muito próximos uns dos outros, formando uma rede, os elétrons são influenciados por um determinado número de núcleos adjacentes e os níveis de energia dos átomos transformam-se em bandas de energia permitidas. Esta aproximação aos níveis de energia nos sólidos é muitas vezes conhecida por teoria das bandas ou modelo das bandas.
Segundo esta teoria, cada banda representa um grande número de estados quânticos permitidos e entre as bandas existem algumas denominadas proibidas.
Os elétrons de valência dos átomos (mais externos) originam uma banda designada banda de valência do sólido. Esta é a banda que possui maior energia.
A estrutura das bandas dos sólidos explica as suas propriedades elétricas. Deste modo, com o objetivo de se movimentarem através do sólido, os elétrons têm de passar de um estado quântico para outro, o que acontece se existirem estados quânticos vazios com a mesma energia.
Regra geral, os elétrons não podem mudar para um novo estado quântico da mesma banda se a banda de valência se encontra totalmente preenchida.
Para que ocorra a passagem da corrente elétrica, é necessário que os elétrons se encontrem numa banda não completa, designada por banda de condução.
Os metais são bons condutores da corrente elétrica não só porque a banda de valência e a banda de condução se encontram semipreenchidas, mas também porque a banda de condução se sobrepõe à banda de valência.
	As relações das bandas de energia com os materiais:
	Isolante:
Em um sólido em que o estado fundamental é constituído por bandas permitidas inteiramente ocupadas, EF será então igual ao limite superior de uma banda permitida. Assim os elétrons não podem ser acelerados, pois o os níveis de energia imediatamente superiores são proibidos. Esse é um isolante.
	Condutores:
Para um sólido em que o nível de energia mais alto ocupado EF no zero absoluto está localizado dentro de uma banda permitida os elétrons podem então ser acelerados livremente desde que os níveis de energia mais altos sejam acessíveis a esses, esse é um condutor. Em um condutor os elétrons com mais altas energias se comportam aproximadamente como se fossem partículas livres.
		Semicondutores:
Em um isolante os elétrons podem ser excitados apenas atravessando a banda proibida. Um bom isolante em uma temperatura T qualquer deve ter ∆E >> kBT. Se ∆E é igual ou da ordem de kBT, certo número de elétrons pode deixar a banda de valência para ocupar estados imediatamente superiores desocupados das bandas permitidas (níveis que estariam completamente desocupados no zero absoluto ). O cristal possui então de elétrons de condução, porém em número restrito, este é um semicondutor intrínseco. Portanto, a condutividade de num semicondutor intrínseco cresce rapidamente com a temperatura.