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MASI Aula 12 Propriedades Eletricas

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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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.
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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
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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
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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 
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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
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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
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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
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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
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24
DISPOSITIVOS SEMICONDUTORES
47
Fluxo para frente
Fluxo Reverso
DISPOSITIVOS SEMICONDUTORES
Características corrente-voltagem para o fluxo para a frente e fluxo 
reverso
48
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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.
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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
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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)
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DISPOSITIVOS SEMICONDUTORES
Transistores de Junção
 é composto por duas junções p-n posicionadas em uma configuração n-
p-n ou p-n-p;
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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VÍDEOS RELACIONADOS
 http://www.youtube.com/watch?v=JBtEckh3L9Q
 http://www.youtube.com/watch?v=4SlfaocMfdA
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