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11/05/2017 1 PROPRIEDADES ELÉTRICAS 2 Profa. Juliana Fonseca1 SEMICONDUTIVIDADE A condutividade elétrica dos materiais semicondutores não é tão elevada quanto a dos metais. Eles apresentam algumas características elétricas especiais que os tornam especialmente úteis. As propriedades elétricas desses materiais são extremamente sensíveis à presença de concentrações de impurezas, mesmo que muito pequenas. 2 11/05/2017 2 SEMICONDUTIVIDADE Semicondutores Intrínsecos São aqueles nos quais o comportamento elétrico tem por base a estrutura eletrônica inerente ao metal puro. Semicondutores Extrínsecos As características elétricas são ditadas pelos átomos de impurezas. Os Semicondutores Intrínsecos são caracterizados pela estrutura de banda eletrônica mostrada na figura ao lado. A 0 K, uma banda de valência completamente preenchida está separada de uma banda de condução vazia por um espaçamento entre bandas proibido, relativamente estreito, geralmente menor que 2 eV. Banda de Condução Vazia Espaçamento entre Bandas Banda de Valência Preenchida 3 SEMICONDUÇÃO INTRÍNSECA Ambos estão no Grupo IVA da Tabela Periódica e se ligam por ligações covalentes. Os dois semicondutores elementares são o silício (Si) e o germânio (Ge). Energias de espaçamento entre bandas de aproximadamente: Si - 1,1 eV Ge - 0,7 eV 4 11/05/2017 3 SEMICONDUÇÃO INTRÍNSECA Uma gama de materiais semicondutores compostos também exibe comportamento intrínseco. Um desses grupos é formado entre elementos dos Grupos IIIA e VA, por exemplo: - o arseneto de gálio (GaAs) - o antimoneto de índio (InSb) com frequência são chamados de compostos III-V 5 SEMICONDUÇÃO INTRÍNSECA Os compostos constituídos por elementos dos grupos IIB e VIA também exibem comportamento semicondutor. Esses incluem: - o sulfeto de cádmio (CdS) - o telureto de zinco (ZnTe) Conforme os dois elementos que formam esses compostos ficam mais separados, em relação às suas posições relativas na TP as eletronegatividades tornam-se mais diferentes → a ligação torna-se mais iônica e a magnitude da energia do espaçamento entre as bandas aumenta os materiais tendem a tornar-se mais isolantes 6 11/05/2017 4 SEMICONDUÇÃO INTRÍNSECA Energia dos espaçamentos entre bandas, mobilidades dos elétrons e dos buracos, e condutividades elétricas intrínsecas à temperatura ambiente para materiais semicondutores Material Espaçamento entre bandas (eV) Condutividade elétrica [(Ω∙m)-1] Mobilidade do elétron (m2/V∙s) Mobilidade do buraco (m2/V∙s) Elementos Si 1,11 4 × 10-4 0,14 0,05 Ge 0,67 2,2 0,38 0,18 Compostos III-V GaP 2,25 - 0,03 0,015 GaAs 1,42 10-6 0,85 0,04 InSb 0,17 2 × 104 7,7 0,07 Compostos II-VI CdS 2,40 - 0,03 - ZnTe 2,26 - 0,03 0,01 7 SEMICONDUÇÃO INTRÍNSECA Conceito de Buraco Nos semicondutores intrínsecos, cada elétron excitado para a banda de condução resulta na falta de um elétron em uma das ligações covalentes ou, no esquema de bandas, há um estado eletrônico vazio na banda de valência Antes Depois 8 11/05/2017 5 SEMICONDUÇÃO INTRÍNSECA Conceito de Buraco Sob a influência de um campo elétrico, a posição desse elétron ausente na rede cristalina pode ser considerada como se estivesse movendo-se devido ao movimento de outros elétrons de valência que preenchem repetidamente a ligação incompleta. Esse processo pode ser compreendido mais simplesmente se o elétron ausente na banda de valência for tratado como uma partícula carregada positivamente, chamada de buraco. SEMICONDUÇÃO INTRÍNSECA Observações Considera-se que um buraco tenha uma carga com a mesma magnitude daquela de um elétron, porém com o sinal oposto (+1,6 × 10-19 C). Dessa forma, na presença de um campo elétrico, os elétrons excitados e os buracos movem-se em direções opostas. Além disso, nos semicondutores, tanto os elétrons quanto os buracos são espalhados pelas imperfeições na rede. 10 11/05/2017 6 SEMICONDUÇÃO INTRÍNSECA Condutividade Intrínseca Uma vez que existem dois tipos de portadores de carga (os elétrons livres e os buracos) em um semicondutor intrínseco, a expressão para a condução elétrica precisa ser modificada para incluir um termo que leve em consideração a contribuição da corrente devida aos buracos. 𝜎 = 𝑛 𝑒 𝜇𝑒 Portanto, podemos escrever: 𝜎 = 𝑛 𝑒 𝜇𝑒 + 𝑝 𝑒 𝜇𝑏 A magnitude de μb é sempre menor que a de μe para os semicondutores. número de buracos por m3 mobilidade dos buracos 11 SEMICONDUÇÃO INTRÍNSECA Para os semicondutores intrínsecos cada elétron promovido através do espaçamento entre bandas deixa para trás um buraco na banda de valência. Dessa forma: 𝑛 = 𝑝 = 𝑛𝑖 𝑛𝑖 é a concentração de portadores intrínsecos 𝜎 = 𝑛 𝑒 𝜇𝑒 + 𝜇𝑏 = 𝑝 𝑒 𝜇𝑒 + 𝜇𝑏 = 𝑛𝑖 𝑒 𝜇𝑒 + 𝜇𝑏 12 11/05/2017 7 SEMICONDUÇÃO INTRÍNSECA Exemplo 1 Para o arseneto de gálio intrínseco, a condutividade elétrica à temperatura ambiente é de 10-6 (Ω∙m)-1; as mobilidades dos elétrons e dos buracos são, respectivamente, de 0,85 m2/V∙s e 0,04 m2/V∙s. Calcule a concentração de portadores intrínsecos 𝑛𝑖 à temperatura ambiente. Solução: Uma vez que o material é intrínseco, a concentração de portadores pode ser calculada usando a equação 𝑛𝑖 = 𝜎 𝑒 (𝜇𝑒 + 𝜇𝑏) = 10−6(Ω ∙ 𝑚)−1 1,6 × 10−19𝐶 [(0,85 + 0,04)𝑚2/𝑉 ∙ 𝑠⦌ = 7,0 × 1012 𝑚−3 13 SEMICONDUÇÃO EXTRÍNSECA Todos os semicondutores comerciais são extrínsecos O comportamento elétrico é determinado pelas impurezas, as quais, quando presentes, mesmo em concentrações mínimas, introduzem um excesso de elétrons ou de buracos. Por exemplo: uma concentração de impurezas de um átomo em cada 1012 átomos é suficiente para tornar o silício extrínseco à temperatura ambiente. 14 11/05/2017 8 SEMICONDUÇÃO EXTRÍNSECA Semicondução Extrínseca do tipo n Um átomo de silício apresenta 4 elétrons ligados covalentemente a um dentre 4 átomos de Si adjacentes. Supondo que um átomo de impureza com valência 5 seja adicionado como uma impureza substitucional (as possibilidades incluem os átomos do Grupo VA da tabela periódica, ex. P, As e Sb) 15 SEMICONDUÇÃO EXTRÍNSECA Apenas 4 dos 5 elétrons de valência dos átomos de impurezas podem participar da ligação, pois existem apenas 4 ligações possíveis com os átomos vizinhos. O elétron adicional, que não forma ligações, fica fracamente preso à região em torno do átomo de impureza, por uma atração eletrostática fraca. 16 11/05/2017 9 SEMICONDUÇÃO EXTRÍNSECA A energia de ligação desse elétron é relativamente pequena (~0,01 eV); dessa forma, ele é removido com facilidade do átomo de impureza, em cujo caso ele se torna um elétron livre ou de condução. 17 Para cada um dos elétrons fracamente ligados existe um único nível de energia, ou estado de energia, que está localizado dentro do espaçamento proibido entre bandas, imediatamente abaixo da parte inferior da banda de condução. Nível de Fermi Níveis de energia dos elétrons extra SEMICONDUÇÃO EXTRÍNSECA Observações A energia de ligação do elétron corresponde à energia necessária para excitar o elétron desde um desses estados da impureza até um estado dentro da banda de condução. Cada evento de excitação fornece ou doa um único elétron para a banda de condução → uma impureza desse tipo é chamada de doadora. Uma vez que cada elétron doado é excitado a partir de um nível da impureza, nenhum buraco correspondente é criado na banda de valência. 18 11/05/2017 10 SEMICONDUÇÃO EXTRÍNSECA Temperatura Ambiente → a energia térmica disponível é suficiente para excitarum grande número de elétrons a partir dos estados doadores. Algumas transições intrínsecas ocorrem da banda de valência para a condução, mas em intensidade desprezível. Dessa forma, o número de elétrons na banda de condução excede em muito o número de buracos na banda de valência (𝑛 ≫ 𝑝) e o primeiro termo no lado direito da equação supera o segundo: 𝜎 = 𝑛 𝑒 𝜇𝑒 + 𝑝 𝑒 𝜇𝑏 𝜎 ≅ 𝑛 𝑒 𝜇𝑒 Um material desse tipo é dito semicondutor extrínseco do tipo n 19 SEMICONDUÇÃO EXTRÍNSECA Observações Portadores de carga majoritários: Portadores de carga minoritários: Nos semicondutores do tipo n, o nível de Fermi é deslocado para cima no espaçamento entre bandas, até a vizinhança do estado doador; Sua posição exata é função da temperatura e da concentração de doadores. elétrons buracos 20 11/05/2017 11 SEMICONDUÇÃO EXTRÍNSECA Semicondução Extrínseca do Tipo p Um efeito oposto é produzido pela adição ao silício ou ao germânio de impurezas substitucionais trivalentes, tais como alumínio, boro e gálio, do Grupo IIIA da TP. Uma das ligações covalentes ao redor de cada um desses átomos fica deficiente em um elétron de ligação adjacente 21 SEMICONDUÇÃO EXTRÍNSECA Um buraco em movimento é considerado como estando em um estado excitado, e participa do processo de condução de maneira análoga à de um elétron excitado. 22 Cada átomo de impureza desse tipo introduz um nível de energia dentro do espaçamento entre bandas, localizado acima, porém muito próximo, à parte superior da banda de valência. Nível de Fermi Níveis de energia dos buracos extras 11/05/2017 12 SEMICONDUÇÃO EXTRÍNSECA Imagina-se que um buraco seja criado na banda de valência pela excitação térmica de um elétron da banda de valência para esse estado eletrônico da impureza. Em uma transição desse tipo, apenas um portador é produzido – um buraco na banda de valência; um elétron livre não é criado nem no nível da impureza nem na banda de condução. Uma impureza desse tipo é chamada de receptora, pois é capaz de aceitar um elétron da banda de valência, deixando para trás um buraco. Segue-se que o nível de energia introduzido no espaçamento entre bandas por esse tipo de impureza seja chamado de estado receptor. 23 SEMICONDUÇÃO EXTRÍNSECA Para esse tipo de condução extrínseca, os buracos estão presentes em concentrações muito maiores que os elétrons (𝑝 ≫ 𝑛) e sob essas circunstâncias um material é denominado do tipo 𝑝, pois as partículas carregadas positivamente são as principais responsáveis pela condução elétrica. 𝜎 = 𝑛 𝑒 𝜇𝑒 + 𝑝 𝑒 𝜇𝑏 𝜎 ≅ 𝑝 𝑒 𝜇𝑏 Nos semicondutores do tipo 𝑝, o nível de Fermi está posicionado dentro de espaçamento entre bandas e próximo ao nível do receptor. Portadores Majoritários: os buracos. Portadores Minoritários: os elétrons. 24 11/05/2017 13 SEMICONDUÇÃO EXTRÍNSECA Observações Os semicondutores extrínsecos (𝑛 ou 𝑝) são produzidos a partir de materiais que, inicialmente, apresentam purezas extremamente elevadas, contendo geralmente teores totais de impurezas da ordem de 10-7 %a. Concentrações controladas de doadores ou receptores específicos são então adicionadas intencionalmente, usando diferentes técnicas. Tal processo de formação de ligas em materiais semicondutores é denominado dopagem. 25 SEMICONDUÇÃO EXTRÍNSECA Nos semicondutores extrínsecos, grandes números de portadores de carga (elétrons ou buracos) são criados à temperatura ambiente pela energia térmica disponível. Como consequência, nos semicondutores extrínsecos são obtidas condutividades elétricas relativamente elevadas à temperatura ambiente. A maioria desses materiais é projetada para aplicações em dispositivos eletrônicos que operam em condições ambientes. 26 11/05/2017 14 CONCENTRAÇÃO DE PORTADORES X TEMPERATURA Logaritmo da concentração de portadores intrínsecos 𝑛𝑖 em função da temperatura para o Si e para o Ge As concentrações de elétrons e de buracos aumentam com a temperatura, pois mais energia térmica está disponível para excitar os elétrons da banda de valência para a banda de condução. A concentração de portadores no Ge é maior que no Si Espaçamento entre Bandas Ge: 0,67 eV x Si: 1,11 eV 27 CONCENTRAÇÃO DE PORTADORES X TEMPERATURA Gráfico da concentração de elétrons em função da temperatura para o Si dopado com 1021 m-3 átomos de P 500 600 28 11/05/2017 15 CONCENTRAÇÃO DE PORTADORES X TEMPERATURA Região de Temperatura Extrínseca Temperaturas intermediárias (150 K - 475 K); O material é do tipo n (P é uma impureza doadora), e a concentração de elétrons é constante; Os elétrons são excitados a partir do estado doador do P → quando a concentração de elétrons é aproximadamente igual ao teor de P (1021 m-3), todos os átomos de fósforo foram ionizados (doaram elétrons); As excitações intrínsecas são insignificantes em comparação a essas excitações devido aos doadores extrínsecos. A faixa de temperatura ao longo da qual essa região extrínseca existe dependerá da concentração de impurezas → a maioria dos dispositivos de estado sólido é projetada para operar dentro dessa faixa de temperaturas. 29 CONCENTRAÇÃO DE PORTADORES X TEMPERATURA Região de Temperatura de Congelamento Baixas temperaturas (abaixo de aproximadamente 100 K); A concentração de elétrons cai drasticamente com a diminuição da temperatura e se aproxima de zero em 0 K. Ao longo dessas temperaturas, a energia térmica é insuficiente para excitar os elétrons do nível doador do P para a banda de condução. 30 11/05/2017 16 CONCENTRAÇÃO DE PORTADORES X TEMPERATURA Região de Temperatura Intrínseca Extremidade superior da escala de temperatura, a concentração de elétrons aumenta acima do teor de P e aproxima-se assintoticamente da curva para o material intrínseco conforme a temperatura aumenta. Conforme a temperatura aumenta, as concentrações de portadores de carga, resultantes das excitações dos elétrons através dos espaçamentos entre bandas, primeiro tornam-se iguais e então superam por completo a contribuição devida aos portadores doadores. 31 FATORES QUE AFETAM A MOBILIDADE DOS PORTADORES A condutividade (ou resistividade) de um material semicondutor depende: - das concentrações de elétrons e/ou buracos; - das mobilidades dos portadores de carga (𝜇𝑒 𝑒 𝜇𝑏) – ou seja, da facilidade com que os elétrons e os buracos são transportados através do cristal. As mobilidades dos elétrons e dos buracos são influenciadas pela presença de: - defeitos cristalinos: responsáveis pelo espalhamento dos elétrons nos metais; - vibrações térmicas: a temperatura; - átomos de impurezas. 32 11/05/2017 17 FATORES QUE AFETAM A MOBILIDADE DOS PORTADORES Influência do Teor de Dopante Dependência (escala logarítmica) das mobilidades dos elétrons e dos buracos no silício em função do teor de dopante à temperatura ambiente. 33 FATORES QUE AFETAM A MOBILIDADE DOS PORTADORES Influência do Teor de Dopante Em concentrações de dopantes menores que aproximadamente 1020 m-3, as mobilidades de ambos os portadores estão em seus níveis máximos e são independentes da concentração de dopante. Ambas as mobilidades diminuem com o aumento do teor de impurezas. A mobilidade dos elétrons sempre é maior que a mobilidade dos buracos. 34 11/05/2017 18 FATORES QUE AFETAM A MOBILIDADE DOS PORTADORES Influência da Temperatura Dependências em relação à temperatura das mobilidades dos elétrons e dos buracos para o Si dopado com várias concentrações de doadores e receptores. 35 FATORES QUE AFETAM A MOBILIDADE DOS PORTADORES Influência da Temperatura Para concentrações de dopante≤ 1024 m-3 → a mobilidade dos elétrons e a dos buracos diminui com o aumento da temperatura: maior espalhamento térmico dos portadores. Em níveis de dopante < 1020 m-3 → a dependência da mobilidade em relação à temperatura é independente da concentração de receptores/doadores. Para concentrações > 1020 m-3 → as curvas são deslocadas para valores de mobilidade progressivamente mais baixos, com o aumento do nível do dopante. 36 11/05/2017 19 EXEMPLO 2 Calcule a condutividade elétrica do silício intrínseco a 150 °C. 𝜇𝑒 = 0,06 𝑚 2/𝑉 ∙ 𝑠 𝜇𝑏 = 0,02 𝑚 2/𝑉 ∙ 𝑠 𝑛𝑖 = 10 19 𝑚−3 37 150 °C 423 K EXEMPLO 2 Calcule a condutividade elétrica do silício intrínseco a 150 °C. 𝜎 = 𝑛𝑖 𝑒 (𝜇𝑒 + 𝜇𝑏) = (1019 𝑚−3)(1,6 × 10−19 𝐶)(0,06 𝑚2(𝑉 ∙ 𝑠)−1 + 0,02 𝑚2(𝑉 ∙ 𝑠)−1) = 0,128 (Ω ∙ 𝑚)−1 38 𝜇𝑒 = 0,06 𝑚 2/𝑉 ∙ 𝑠 𝜇𝑏 = 0,02 𝑚 2/𝑉 ∙ 𝑠 𝑛𝑖 = 10 19 𝑚−3 150 °C 423 K 11/05/2017 20 EXEMPLO 3 Átomos de arsênio na proporção de 1023 m-3 são adicionados ao silício de alta pureza. A) Esse material é do tipo 𝑛 ou do tipo 𝑝? B) Calcule a condutividade elétrica desse material à temperatura ambiente. C) Calcule a condutividade a 100 °C (373 K) Respostas: A) O arsênio é um elemento do Grupo VA e, portanto, atuará como um doador no silício, o que significa que esse material é do tipo 𝑛. 39 EXEMPLO 3 B) Calcule a condutividade elétrica desse material à temperatura ambiente. À temperatura ambiente (298 K), estamos na região de temperatura extrínseca todos os átomos de arsênio doaram elétrons 𝑛 = 1023 m-3. 𝜇𝑒 = 0,07 𝑚 2/𝑉 ∙ 𝑠 𝜎 = 𝑛 𝑒 𝜇𝑒 = (10 23 𝑚−3)(1,6 × 10−19)(0,07 𝑚2 𝑉 ∙ 𝑠)−1 = 1120 (Ω ∙ 𝑚)−1 500 600 40 11/05/2017 21 EXEMPLO 3 C) condutividade desse material a 373 K 𝜇𝑒 = 0,04 𝑚 2/𝑉 ∙ 𝑠 𝜎 = 𝑛 𝑒 𝜇𝑒 = (10 23 𝑚−3)(1,6 × 10−19)(0,04 𝑚2 𝑉 ∙ 𝑠)−1 = 𝟔𝟒𝟎 (𝜴 ∙ 𝒎)−𝟏 500 600 41 O EFEITO HALL É resultado do fenômeno pelo qual um campo magnético aplicado perpendicularmente à direção do movimento de uma partícula carregada exerce sobre uma partícula uma força perpendicular às direções do campo magnético e do movimento da partícula. Objetivo: determinar o tipo, a concentração e a mobilidade do portador de cargas majoritário. 42http://www.youtube.com/watch?v=bHo6_jltfc8 11/05/2017 22 O EFEITO HALL Voltagem de Hall: Para os metais, nos quais a condução se dá por meio de elétrons, RH é negativo e igual a: Assim, a magnitude de 𝜇𝑒 também pode ser determinada se a condutividade 𝜎 também tiver sido medida 43 𝑉𝐻 = 𝑅𝐻𝐼𝑥𝐵𝑧 𝑑 coeficiente de Hall espessura da amostra 𝑅𝐻 = 1 𝑛𝑒 𝜇𝑒 = 𝑅𝐻 𝜎 EXEMPLO 4 A condutividade elétrica e a mobilidade dos elétrons para o alumínio são de 3,8 × 107 (Ω ∙ 𝑚)−1 e 0,0012𝑚2/𝑉 ∙ 𝑠, respectivamente. Calcule a voltagem de Hall para uma amostra de alumínio com 15 mm de espessura para uma corrente de 25 A e um campo magnético de 0,6 tesla (imposto em uma direção perpendicular à corrente). Solução: 𝑅𝐻 = − 𝜇𝑒 𝜎 𝑅𝐻 = − 0,0012 𝑚2(𝑉 ∙ 𝑠)−1 3,8 × 107(Ω ∙ 𝑚)−1 = −3,16 × 10−11 𝑉 ∙ 𝑚 (𝐴 ∙ 𝑡𝑒𝑠𝑙𝑎)−1 𝑉𝐻 = 𝑅𝐻𝐼𝑥𝐵𝑧 𝑑 𝑉𝐻 = (−3,16 × 10−11)(25)(0,6) 15 × 10−3 = −3,16 × 10−8 𝑉 44 11/05/2017 23 DISPOSITIVOS SEMICONDUTORES As propriedades elétricas especiais dos semicondutores permitem seu emprego em dispositivos para executar funções eletrônicas específicas. Vantagens dos dispositivos semicondutores: - pequenas dimensões, - baixo consumo de energia, - inexistência de tempo de aquecimento. 45 DIODOS TRANSISTORES DISPOSITIVOS SEMICONDUTORES Junção Retificadora p-n Retificador(diodo): dispositivo eletrônico que permite que a corrente passe em apenas uma direção. Por exemplo: um retificador transforma uma corrente alternada em uma corrente contínua. Junção retificadora p-n: construída a partir de uma única peça de semicondutor do tipo n em um dos lados e do tipo p do outro. 46 11/05/2017 24 DISPOSITIVOS SEMICONDUTORES 47 Fluxo para frente Fluxo Reverso DISPOSITIVOS SEMICONDUTORES Características corrente-voltagem para o fluxo para a frente e fluxo reverso 48 11/05/2017 25 DISPOSITIVOS SEMICONDUTORES LED – Diodo Emissor de Luz Um LED é constituído por uma junção PN de material semicondutor e por dois terminais, o Ânodo (A) e o Cátodo (K). A cor da luz emitida pelo LED depende do material semicondutor que o constitui. 49 Símbolo: DISPOSITIVOS SEMICONDUTORES Polarização de um LED 50 O led está diretamente polarizado, e emite luz, quando o ânodo está positivo em relação ao cátodo. O led está inversamente polarizado, e não emite luz, quando o ânodo está negativo em relação ao cátodo. 11/05/2017 26 DISPOSITIVOS SEMICONDUTORES 51 Ao ser aplicada uma tensão que polariza diretamente o LED ocorre que muitos alétrons não têm a energia suficiente para passarem da banda de valência à banda de condução, ficando na zona interdita ou proibida. Como não podem permanecer nessa zona, voltam à banda de valência, perdendo energia, o que fazem emitindo luz (fótons). Energia Banda de valência BandGap Banda de condução Luz Elétron DISPOSITIVOS SEMICONDUTORES 52 A corrente direta (IF) deverá estar compreendida entre 10 e 100 mA. VF – Tensão máxima de polarização direta. VR – Tensão máxima de polarização inversa. Led vermelho Material semicondutor que o constitui: Fosfoarseneto de gálio VF = 1,6 V VR = 3 V Led verde Led amarelo Material semicondutor que o constitui: Fosforeto de gálio VF = 2,4 V VR = 3 V Led infravermelho Material semicondutor que o constitui: Arseneto de gálio VF = 1,35 V VR = 4 V 11/05/2017 27 DISPOSITIVOS SEMICONDUTORES O Transistor Os transistores são dispositivos semicondutores extremamente importantes nos circuitos microeletrônicos atuais, capazes de dois tipos de funções principais: 1. Podem realizar a mesma operação que seus precursores de válvulas a vácuo → podem amplificar um sinal elétrico. 2. Servem como dispositivos interruptores nos computadores para o processamento e o armazenamento de informações. Os dois tipos principais de transistores são: - o transistor de junção (bimodal); - o transistor semicondutor de efeito de campo metal-óxido (MOSFET – metal-oxide-semicondutor field effect transistor) 53 DISPOSITIVOS SEMICONDUTORES Transistores de Junção é composto por duas junções p-n posicionadas em uma configuração n- p-n ou p-n-p; 54 Uma região base muito fina, do tipo n, está localizada entre as regiões emissora e coletora, ambas do tipo p. O circuito inclui a junção emissor-base (junção 1), fluxo para frente, e uma voltagem de fluxo reverso é aplicada através da junção base- coletor (junção 2). 11/05/2017 28 DISPOSITIVOS SEMICONDUTORES Movimento dos portadores de carga 55http://www.youtube.com/watch?v=YsdPjY58Go8 DISPOSITIVOS SEMICONDUTORES Observações: Um pequeno aumento na voltagem de alimentação no circuito emissor-base produz um grande aumento na corrente através da junção 2. Esse aumento na corrente do coletor também é refletido por um grande aumento na voltagem através do resistor de carga. Dessa forma, um sinal de voltagem que passa através de um transistor de junção é amplificado. 56 11/05/2017 29 DISPOSITIVOS SEMICONDUTORES MOSFET Vamos descrever um MOSFET do tipo p, sendo que o do tipo n também é possível, mas com as regiões n e p invertidas. Uma variedade de MOSFET consiste em duas pequenas ilhas de semicondutor do tipo p que são criadas em um substratode silício do tipo n. As ilhas são unidas por um estreito canal do tipo p. 57 DISPOSITIVOS SEMICONDUTORES Um conector final (porta) é colocado sobre a superfície da camada isolante. A condutividade do canal é variada pela presença de um campo elétrico imposto à porta. Um campo positivo na porta direcionará os portadores de carga (buracos) para fora do canal, reduzindo a condutividade elétrica. Dessa forma, uma pequena alteração no campo da porta produzirá uma grande variação na corrente entre a fonte e o dreno. 58 11/05/2017 30 DISPOSITIVOS SEMICONDUTORES Diferenças entre os transistores Em alguns aspectos, a operação de um MOSFET é muito semelhante à do semicondutor de junção. A principal diferença é de que a corrente da porta é muito pequena em comparação à corrente da base em um transistor de junção. Os MOSFET são utilizados, portanto, onde as fontes de sinal a serem amplificadas não podem suportar uma corrente apreciável. 59 VÍDEOS RELACIONADOS http://www.youtube.com/watch?v=JBtEckh3L9Q http://www.youtube.com/watch?v=4SlfaocMfdA 60
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