Introdução a Dispositivos Semicondutores UFPE - Lista de exercícios 4 (RESOLVIDA)

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2 - Uma célula solar tem Vca1 = 0,5 V e IL1 = 1 A. Outra célula solar tem 
Vca2 = 0,6 V e IL2 = 0,8 A. Calcule os valores de Vca e Icc do conjunto 
das células solares conectadas: 
 
Vca = tensão em circuito aberto IL = corrente de luz 
Vca1 = 0,5V; Il1 = 1A; Vca2 = 0,6V; IL2 = 0,8A 
 
a - Em série. 
Vca = Vca1 + Vca2=0,5+0,6=1,1V 
Circuito aberto; I = 0; I = Is(e^(e*V/KbT) - 1) - IL = 0 
0=Is(e^(e*V/KbT) - 1) - IL ->Is=IL/((e^(e*V/KbT)-1)) 
para 1: Is1=IL1/((e^(e*V/KbT)-1))=4,44*10^-9A 
para 2: Is2=IL2/((e^(e*V/KbT)-1))=7,60*10^-11A 
Para curto circuito Vca=0 -> Ic=IL 
Como Is2<Is1 -> Icc=IL2=0,8A 
Icc=IL1+IL2=1,8A 
 
{isola Is e resolve Is1 com IL1 e IL2 
Icc = IL2 = 0,8A (IL2 é a corrente escolhida por ser menor entre elas - 
Is2 < Is1)} 
 
b - Em paralelo. 
Icc = IL1 + IL2 
Para circuito aberto I = 0 
I = 0; IL1 + IL2 = 0; Is1*(e^(e*V/KbT) - 1) - IL1 + Is2*(e^(e*V/KbT) - 1) 
- IL2 = 0; usa o Is1 e Is2 descoberto acima 
e isola a tensão V. 
V/0,006=20,25 -> V=0,5265V 
 
c - Qual a melhor opção de conexão (série ou paralelo) destas células? 
Justifique. 
R - em paralelo(justificar analisando na hora o que tem melhor corrente 
e/ou tensão) 
 
3 - Em um foto-resistor de Si à temperatura ambiente, com Nd = 10^15 cm^-
3, r = 10^-6 s, A = 10^-4 cm2 e L = 100 micrometros, é aplicada uma 
tensão de 5 V. O dispositivo é iluminado de forma que a taxa de geração 
de portadores é de 10^21 cm^-3*s^-1. Calcule: 
Nd = 10^15 cm-3; p = ni^2/Nd; L; A; r = 10^21cm-3 
 
a - A corrente de escuro 
n=Nd e p=Na ni^2=Na*Nd (ni tabelado) 
sigma = n*e*(Mi n) + p*e*(Mi p) = 21,6Ohm^-1 
Rs = (1/sigma)*(L/A) = 462,96Ohm 
V = IR = 5/463 -> I=10,8 mA 
 
b - A concentração de portadores em excesso. 
g=I*n*I0/(hCortado*w*d) = N/TauR -> N=g*TauR 
N=10^21*10^-6 = 10^15 cm^-3 
 
c - A fotocondutividade 
delta_sigma = g*Taur*e*(Mi n + Mi p) = 29,28 (ohm-1) 
 
d - A fotocorrente gerada. 
deltaI = A*delta_sigma*V/L = 14,6 (mA) 
 
e - O ganho do dispositivo. 
G = deltaI/(e*g*A*L) = 91,5 
 
f - O comprimento de onda de corte do material. 
hCortado*w<Eg 
h*c/lambda=Eg 
lambda=1,1nm 
 
4 - Um LED de GaAsP que emite em 0,65 m tem uma eficiência de conversão 
de 0,5%. O LED é então substituído por um de GaP, que emite em 0,55 m e 
tem uma eficiência de 0,12%. Qual dos dois lasers aparece mais brilhante 
ao olho humano? Por que? 
Led1 = [lambda1 = 0,65micrometro; n1 =0,5%]; 
Led2 = [lambda2 = 0,55micrometro; n2 =0,12%] 
fi1 = n1*P0/(hcortado*w1); fi2 = n2*Po/(hcortado*w2) 
fi1/fi2 = (n1/w1)*(w2/n2) = (n1/n2)*(2*pi*freq1/2*pi*freq2) = 
(n1/n2)*((c/lambda2)/(c*lambda1)) = 4,93 
fi1=4,93fi2 
fi1>fi2 
[freq1 = c/lambda1] 
fi1 emite mais radiação(luz) do que fi2 porem o comprimento de onda fi2 
eh mais centrado na visao humana 0,55micrometro 
ou seja fi1 emite mais radiacao, porem menos visivel ao olho humano 
logo GaP sera mais brilhante. 
 
5 - Uma celula solar de Si, com area 10 cm2, Na = 2 x 10^6 cm-3, Nd = 5 x 
10^9 cm-3, p = 0,5 s, n = 10 s, e FF = 0,7 quando iluminada com 
intensidade 0,14 W/cm2 produz IL = 500 mA. Nestas condicoes, obtenha: 
Na = 2*10^6cm-3; Nd = 5*10^19cm-3; TauP = 0,5microsegundo; TauN = 
10microsegundo; IL = 500mA; Intensidade(I) = 0,14W/cm2 
Lp = raiz(Dp*Taup) = 2,5x10^-5 m 
Ln= raiz(Dn*Taun) = 18,71*10^-5 m 
Is = e*A*ni^2*(Dp/(Lp*Nd) + (Dn/Ln*Na)) 
 
a - A tensao de circuito aberto. 
I = Is(e^(e*V/KbT) - 1) - IL => V/0,026 = ln(IL/Is + 1) => V = 0,6 V 
 
b - A potencia eletrica produzida pela celula. 
FF = Vm*Im/Icc*Vca; Icc = IL; Im*Vm = Pe; FF = Pe/Icc*Vca; Pe = (500x10^-
3)*0,6*0,7 = 0,21 W 
 
c - A eficiencia de conversao de potencia da celula. 
n = Pe/PL = Pe/Intensidade*A = 15(porcento) 
 
d - O que pode ser feito para aumentar a eficiencia de conversao da 
celula? 
diminue a area da celula; 
 
6 - A queda de tensao atraves de um laser de diodo semicondutor 
polarizado diretamente eh dada aproximadamente por V = Eg/q + I.Rs (ou 
seja, uma queda devido à juncao e outra devido a resistencia serie do 
semicondutor). Um laser de heteroestrutura dupla de AlGaAs/GaAs opera com 
I = 0,4 A , com uma eficiencia de conversao de 5(porcento) e potencia 
optica de saida de 68 mW. Determine a resistencia serie Rs do dispositivo 
nestas condicoes. 
P/Pg = 5(porcento); Pg = (68x10^-3)/5x10^-2) = 1,36 W 
Pg = VI; V = 1,36/0,4 = 3,4 V 
V = Eg/q +I*Rs; Rs => 3,4 = 1,43 + 0,4Rs => Rs = 4,925 ohms; 
Eg = energia de gap do GaAs=1,43eV 
Eg/q= 1,43 Volts 
 
7 - Uma barra fotocondutora de CdSe (seleneto de cadmio) tipo n tem 0,5 
cm de comprimento, 0,2 cm de largura e 0,02 cm de espessura. Este 
material tem energia de gap igual a 1,7 eV, mobilidade de elétrons igual 
a 400 cm2/V.s, e mobilidade de buracos desprezível. Uma das duas maiores 
faces é uniformemente iluminada com luz no comprimento de onda de 0,45 m 
e intensidade de 1,5 mW/cm2. Assumindo eficiência quântica unitária e 
tempo de recombinação de portadores igual a 10-3s, calcule: 
Eg = 1,7eV; Mn = 400; Mi p = 0; lambda = 0,45micrometro; Io = 1,5mW/cm2; 
N = 1; Tr = 10^-3s 
 
a - A fotocorrente gerada e o ganho fotocondutivo quando uma tensao de 5 
V eh aplicada entre as faces menores da barra. 
g = nIo/(hcortado*w*d); hcortado = h/(2*pi); w = 2*pi*f; f = c/lambda; g 
= 1,69x10^17 cm^-3.s^-1 
deltaI = b*d*g*Tr*e*(Mn + Mp)*V/L = 0,02*(0,2/0,5)*1,68*10^17*10^-
3*1,6*10^-19(400 + 0)*5 = 0,435 mA 
G = deltaI/(e*g*b*d*L) = 8,04 
 
b - Redefina a face iluminada e as faces de aplicacao da tensao de 
maneira a maximizar a fotocorrente gerada e obtenha esta fotocorrente 
maxima e o novo ganho fotocondutivo. 
g = N(eficiencia de recombinacao)*Io*lambda/(h*c*d) 
deltaI = (b/L)*TALr*e*(Mn + Mp)*V*N(eficiencia de 
recombinacao)*Io*lambda/(h*c) = 27,2 mA 
Para deltaI ser maximo L tem que ser minimo e b maximo. 
G = deltaI/(e*g*b*d*L) = 10^-3*400*5/(4*10^-4) = 5000 
 
c - O comprimento de onda de corte, a partir do qual nao existe 
fotocorrente gerada. 
hcortado*w < Eg; h*c/lambda < Eg; lambdac > 730,15 nanometro 
 
 
8 - Um fotodiodo de Si, com area 10-6 cm2, eh iluminado pela luz de um 
laser de GaAs/AlGaAs ( = 850 nm) de intensidade 0,1 W/cm2. Sabendo-se 
que a corrente de saturação reversa do fotodiodo é de 1 pA, e que para 
este comprimento de onda a eficiência quântica é de 80%, calcule: 
A = 10^-6cm2; lambda = 850nm; Intensidade(I) = 0,1W/cm2; Is = 1pA; 
n(eficiencia) = 0,8 
c (velocidade da luz) 
a - A fotocorrente gerada. 
PL = Intensidade(I)*A = 10^-7 W; 
IL = n(eficiencia)*e*PL*lambda/(h*c) = 54,78 nA; 
 
b - A responsividade do fotodiodo para este comprimento de onda. 
g = IL/PL = 54,78*10^-9/10^-7 = 0,54 A/W 
 
c - A corrente de escuro. 
Como V = 0V 
Ie = Is*(e^(e*v/Kb*T) - 1); Ie = 0A; 
 
d - A corrente de escuro se o fotodiodo for polarizado reversamente com 5 
V. 
(tensao reversa, subtitui V por -5V) 
Ie = Is*(e^(e*V/Kb*T) - 1); Ie = -Is = |Is|; Ie = 1pA 
 
e - Supondo agora que este fotodiodo seja utilizado para detectar luz de 
um laser de InGaAs/InP ( lambda= 1,5 microm). Qual a fotocorrente 
gerada para este comprimento de onda? 
PL = Intensidade(I)*A = 10^-7 W; 
IL = n(eficiencia)*e*PL*lambda/(h*c) = 96.67nA 
1) Responda as questoes abaixo para o laser semicondutor de 
heteroestrutura. 
a) Explique a estrutura interna do dispositivo. 
b) O seu principio fisico de funcionamento. 
c) As características I x V, L x I e L x lambda do laser. 
d) Símbolo e Aplicações. 
 
a)O dispositivo eh constituido por heterojuncoes multiplas de ligas de 
semicondutores de gap direto (semicondutor degenerado) 
b)Ao ser colocado em um potencial suficientemente grande, ocorre uma 
recombinacao de eletrons e buracos, criando uma inversao na populacao que 
eh acompanhada de emissao de luz. 
A heterogenidade faz com que a refracao nao ocorra de maneira exagerada e 
dimini a corrente critica necessaria. 
c) 
Caracterisica IxV: parece x^2so que so a parte com V>0 
Caracteristica LxI: curva comeca a crescer com I= Ith>0 
Caracteristica LxLambda: parece uma estalactite 
 
SIMBOLO: Igaual ao LED, so que com um tracinho no meio 
2) Uma celula solar tem Vca1 = 0,5 V e IL1 = 1 A. Outra celula solar tem 
Vca2 = 0,6 V e 
IL2 = 0,8 A. Calcule os valores de Vca e Icc do conjunto das celulas 
solares conectadas: 
a) Em serie. 
b) Em paralelo. 
c) Qual a melhor opcao de conexao (serie ou paralelo) destas celulas? 
Justifique. 
 
a) SERIE 
 
VcaTot = Vca1 + Vca2 = 0,5 + 0,6 = 1,1 V 
 
Como o circuito ta aberto: I = 0, entao para escuro: 
 
IL = Is (e^( (e*Vca)/(Kb*T) ) - 1) 
 
Is = IL/(e^( (e*Vca)/(Kb*T) ) - 1) 
 
Para D1: 
 
Is1 = 1/(e^(0,5/0,026) - 1) ~= 4,45 nA 
 
Para D2: 
 
Is2 = 0,8/(e^(0,6/0,026) - 1) ~= 76 pA 
 
Como D2 tem a menor Is: 
 
Icc = I2 
 
Icc = IL2 = 0,8 A 
 
b)PARALELO: 
 
Icc = IL1 + IL2 = 1 + 0,8 = 1,8 A 
 
Vca -> I = 0 -> IL = Icc 
 
lembrando que I = Is (e^( (e*vca)/(Kb*T) ) - 1) 
 
Icc/Is = e^( (e*vca)/(Kb*T) ) - 1 
 
Vca = (Kb*T/e) ln ( Icc/Is + 1) 
 
Is = Is1 + Is2 (da questao anterior) 
 
Vca = 0,026 ln (1,8/4,52.10^(-9) + 1) ~= 0,515 V 
 
c) 
Depende da definição de melhor, como eh celula solar, consideramos o 
maior o que tem maior potencia. 
 
Potencia em serie = Vca*Icc 
Potencia em serie = 1.1*0.8 = 0,88 W 
 
 
Potencia em paralelo = 0.515*1.8 
Potencia em paralelo = 0,936 W 
3) Em um foto-resistor de Si a temperatura ambiente, com Nd = 10^15 cm-3, 
tr = 10^-6 s, A = 10^-4 cm2 
 e L = 100 µm, eh aplicada uma tensao de 5 V. O dispositivo eh iluminado 
de forma que a taxa de geracao de portadores eh de 
10^21 cm-3 s-1. Calcule: 
 
a) A corrente de escuro 
b) A concentração de portadores em excesso. 
c) A fotocondutividade 
d) A fotocorrente gerada. 
e) O ganho do dispositivo. 
f) O comprimento de onda de corte do material. 
 
Nd = 10^21 m^-3; A = 10^-8 m^2 ; L = 10^-4 m; g = 10^27 m^-3s^-1 
Nd -> Tipo N 
 
a) 
V = RI -> I = V/R = -> (V*A)/(L*rho) = (V*A)/L * sigma 
 
[sigma] = e (n0 * [Mi]n + [rho]0 * [Mi]p) 
 
para um semicondutor do tipo n: 
 
n0 ~= Nd 
n0 = 10^15 cm-3 = 10^21 m^-3 
 
[rho]0 ~= (ni^2)/Nd 
[rho]0 = (1,5 . 10^16)^2 / 10^21 cm-3 ~= 2,25.10^11 m-3 
 
[sigma] ~= 1,6.10^-19 (10^21 *1350.10^-4 + 2,25.10^11*480.10^-4) ~= 21,6 
S/m 
sigma eh condutividade 
 
G = sigma * L 
G = 21,6 * 10^-4 
G eh condutancia 
 
G = (A/l) . [sigma] 
 
I = V * G = 5 * 21,6.10^-4 ~= 108.10^-4 = 10,8mA 
 
b) 
Nexc = g . [tal]n = 10^27 m-3 s-1 * 10^-6 s 
Nexc = 10^21 m^-3 
sendo g a taxa de geracao e [tal]n o tempo de recombinacao 
 
c) 
fotocondutividade: 
fotocondutividade eh o que eh gerado quando o dispositivo eh iluminado. 
 
[delta][sigma] = g . [tal]r . e([mi]n + [mi]p) = 10^21 * 1,6 . 10^-19 * 
(1350 + 480) * 10^-4 ~= 29,28 ohm^-1 * m^-1 
 
d) 
 
fotocorrente gerada: 
 
I = (V* A * [delta][sigma])/L = (5* 10^-8 * 29,28)/10^-4 ~= 14,64 mA 
 
 
e) 
 
ganho do dispositivo 
 
G = [delta]I/(e.g.A.L) ~= (14,64 . 10^-3)/(1,6 . 10^-19 . 10^27 . 10^-8 . 
10^-4) ~= 91,5 
 
f) 
[lambda]c = (h.C)/Eg = (6,62 . 10^-34 . 3 . 10^8)/(1,12 . 1,6 . 10^-19) 
~= 1,1 [micro]m 
 
Eg =>energia de gap 
c => velocidade da luz 
4 - Um LED de GaAsP que emite em 0,65um tem uma eficiencia de conversao 
de 0,5%. 
O LED eh entao substituido por um de GaP, que emite em 0,55um e tem uma 
efici?ncia de 0,12%. 
Qual dos dois lasers aparece mais brilhante ao olho humano? Por que? 
 
Led1 = lambda1 = 0,65um; n1 =0,5%; 
Led2 = lambda2 = 0,55um; n2 =0,12% 
 
faixa visivel ao olho humano -> 0,4 um - 0,7 um 
*Desenha um gráfico de uma montanha com o ponto maximo em x= 0.55um* 
*no eixo y vc coloca P2 no p.maximo* 
n2 << n1, mas lambda2 esta no meio da banda visivel 
Logo o GaP eh mais visivel ao olho humano 
 
5)Uma celula solar de Si, com area 10 cm2, Na = 2 x 1016 cm-3, Nd = 5 x 
1019 cm-3, tal_p = 0,5 us, tal_n = 10 us, 
e FF = 0,7 quando iluminada com intensidade 0,14 W/cm2 produz IL = 500 
mA. Nestas condições, obtenha: 
 
a)A tensão de circuito aberto. 
b)A potência elétrica produzida pela célula. 
c)A eficiência de conversão de potência da célula. 
d)O que pode ser feito para aumentar a eficiência de conversão da célula? 
 
a) 
A = 10^-3 m^2; Na = 2.10^22 m^-3 ; Nd = 5.10^25 m^-3 
tal_p = 0,5.10^-6 s; tal_n = 10.10^-6 s ; FF = 0,7 
I = 0,14.10^4 w/m^2 ; Il = 0,5 A 
 
Lp = raiz(Dp*Tp) = 2,5x10^-5 m 
Ln = raiz(Dn*tal_n) = 1,87.10^-4 m 
 
Is = e*A*ni^2*(Dp/(Lp*Nd) + (Dn/Ln*Na)) 
Is = 1,6.10^-19 * 10^-3 * (1,5.10^16)^2 *((12,5.10^-4)/(2,5.10^-5 * 
5.10^25) + (35.10^-4)/(1,87.10^-4 * 2.10^22)) 
Is = 3,37.10^-11 A 
 
I = Is(e^(e*V/KbT) - 1) - IL => I = 0 
Vca = KbT/e * ln(Il/Is +1) 
Vca = 26.10^-3 *ln((0,5/3,37.10^-11) + 1) 
Vca = 0.6 V 
 
b) 
FF = VmIm/IccVca; 
Icc = IL; 
Pe = ImVm; 
FF = Pe/IccVca; 
Pe = (500x10^-3)*0,6*0,7 = 0,21 W 
 
c) 
n = Pe/PL = Pe/I*A 
n = 0,21/(0,14*10^4*10^-3)= 15% 
 
d) 
Pode-se usar uma camada anti-refletora para diminuir a perda por reflexao 
na interface ar-semicondutor. 
Pode-se tbem usar microrugosidades na superficie do semicondutor para 
reduzir as perdas por reflexao. 
6)A queda de tensao atraves de um laser de diodo semicondutor polarizado 
diretamente eh dada aproximadamente 
por V = Eg/q + I.Rs (ou seja, uma queda devido a juncao e outra devido a 
resistencia serie do semicondutor). Um laser de 
heteroestrutura dupla de AlGaAs/GaAs opera com I = 0,4 A , com uma 
eficiencia de conversao de 5% e potencia optica de 
saida de 68 mW. Determine a resistencia serie Rs do dispositivo nestas 
condicoes. 
 
V=Eg/q + I*Rs = 1,43 + 0,4*Rs 
Pe = VI, Pop = nPe 
0,068=0,05*Pe 
Pe = 68.10^-3/5.10^-2 = 1,36 w 
V = Pe/I = 1,36/0,4 = 3,4 v 
3,4 = 1,43 + 0,4*Rs 
Rs = (3,4 - 1,43)/0,4 = 4,925 ohm 
7) Uma barra fotocondutora de CdSe (seleneto de cádmio) tipo n tem 0,5 cm 
de 
comprimento, 0,2 cm de largura e 0,02 cm de espessura. Este material tem 
energia de 
gap igual a 1,7 eV, mobilidade de eletrons igual a 400 cm2/V.s, e 
mobilidade de 
buracos desprezivel. Uma das duas maiores faces eh uniformemente 
iluminada com luz 
no comprimento de onda de 0,45 [micro]m e intensidade de 1,5 mW/cm2. 
Assumindo 
eficiencia quântica unitária e tempo de recombinação de portadores igual 
a 10-3s, 
calcule: 
 
a) A fotocorrente gerada e o ganho fotocondutivo quando uma tensão de 5 V 
eh aplicada 
entre as faces menores da barra. 
b) Redefina a face iluminada e as faces de aplicacao da tensao de maneira 
a maximizar a 
fotocorrente gerada e obtenha esta fotocorrente maxima e o novo ganho 
fotocondutivo. 
c) O comprimento de onda de corte, a partir do qual não há fotocorrente 
gerada. 
 
a) 
Fotocorrente gerada quando V = 5v. 
 
[delta]I = (b.d.g. tal_r. e.u.V)/l = 0,2.10^-2 * 0,02.10^-2 * 1,69.10^23 
. 10^3 .1,6.10^-19 *400.10^-4 * 5/(0.5*10^-2) 
[delta]I = 0,435 mA 
 
onde g = (n . I0)/(h[planck].w.d) = (1 . 15)/( (6,62.10^-
34.2[pi].3.10^8.2.10^-4)/(2[pi].45.10^-8) ) ~= 1,69x10^23 m^-3.s^-1 = 
1,69x10^17 cm^-3.s^-1 
 
w = 2[pi]f = 2[pi]C/[lambda] 
 
b) 
Para deltaI ser maximo: L tem que ser minimo e b maximo. 
 
[delta]I' = (15 * 1,6.10^-19 * 400.10^-4 * 5 .10^-3 * 0,45.10^-6 * 
0,5.10^-2)/(6,62.10^-34 *3.10^8 *0,02.10^-2) 
 
[delta]I' ~= 27,19 mA 
 
ganho fotocondutivo: 
G = [delta]I'/(e . g. d. b. l) = 27,19.10^-3 / (1,6.10^-19 * 1,69 10^23 * 
0,5.10^-2 * 0,02.10^-2 * 0,2.10^-2) ~= 5000 
 
c) 
 
[lambda]c = hc/Eg = (6,62 . 10^-34 . 3 . 10^8) / (1,7 . 1,6 . 10^-19)] 
 
[lambda]c ~= 7,3 . 10^-7 = 0,73 [micro]m8)Um fotodiodo de Si, com area 10-6 cm2, eh iluminado pela luz de um 
laser de GaAs/AlGaAs (lambda = 850 nm) de intensidade 
0,1 W/cm2. Sabendo-se que a corrente de saturacao reversa do fotodiodo eh 
de 1 pA, e que para este comprimento de onda a 
eficiencia quentica eh de 80%, calcule: 
a)A fotocorrente gerada. 
b)A responsividade do fotodiodo para este comprimento de onda. 
c)A corrente de escuro. 
d)A corrente de escuro se o fotodiodo for polarizado reversamente com 5 
V. 
e)Supondo agora que este fotodiodo seja utilizado para detectar luz de um 
laser de InGaAs/InP (lambda = 1,5 um). 
Qual a fotocorrente gerada para este comprimento de onda? 
 
a)A = 10^-10 m^2 ;I = 0,1.10^4 w/m^2; Is= 1.10^-12 
Il = (n * e * Io * A )/(h * f) = (0,8 * 1,6.10^-19 * 1000.10^-10 
*850.10^-9)/(6,62.10^-34 * 3.10^8) 
Il = 5,478.10^-8 A = 54,74.10^-9 
 
b) 
r = Il/Pl ; Pl = I.A 
r = (54,74.10^-9) / (0,1.10^4 .10^-10) 
r = 0,5474 A/w 
 
c) 
e = Is*(e^(e*v/KbT) - 1); 
Para V = 0: Ie = 0A 
 
d)V = -5 (Pq eh reversa) 
Ie = 10^-12 *(e^(-5/26.10^-3) 
Ie = -1.10^12 A 
 
e) 
Eg = h.c/lambda => lambdac = h.c/Eg 
lambdac = (6.62.10^-4 .3.10^8)/1,12.1,6.10^-19 
lambdac= 1,108.10^-6 m 
 
Como lambda = 1,5um > lambdac ,entao nao eh gerada fotocorrente 
=> Il =0 A 
9)Sao dadas as características I-V dos fotodiodos LS222 e LS223 (abaixo) 
para uma certa condicao de iluminacao. 
*Grafico* 
a)Obtenha Vca, Icc e Is de cada dispositivo a temperatura ambiente. 
b)Dispondo de resistores de resistencia igual a 800 ohm; 3,4 kohm; e 10 
kohm; escolher um conjunto dispositivo + resistência 
de carga para operar como fotodetetor e outro para operar como célula 
solar. Justifique. 
c)Obter a fotocorrente gerada pelo dispositivo fotodetetor. 
d)Obter a potencia eletrica gerada pelo circuito com celula solar e o seu 
FF. 
 
a) 
Para LS222: 
Em circuito aberto, I=0, sendo assim: 
Vca ~= 0,46 V. 
Em curto circuito: 
Vcc = 0 entao Icc ~= 0,11 mA 
I = Is*(e^[(e.Vca)/(Kb.T)]-1) -Il, onde Il = Icc 
0 = Is*(e^(0,46/0,026) -1) - 0,11.10^-3 
Is = (0,11.10^-3)/(e^(0,46/0,026) -1) 
Is = 2,278.10^-12 A 
 
Para IS223: 
Vca ~= 0,44 V; Icc = 0,14 mA 
0 = Is*(e^[(0,44)/(0,026)]-1) -Il, onde Il = Icc 
Is = (0,14.10^-3)/[e^(0,44/0,026) -1] 
Is = 6,259.10^-12 A 
 
b) 
Para operar como fotodetetor, devemos escolher um conjunto dispositivo + 
resistencia que tenha potencia maxima. 
Ja para celula solar eh o oposto, ou seja, um conjunto que tenha potencia 
minima. Devemos calcular todas as configuracoes 
de potencia possiveis. 
P = Icc.Vca - R.Im^2 
 
*Para LS222 e Rl=800 
P = 0,11.10^-3 .0,46 -800(0,11.10^-3)^2 = 4,092.10^-5 w 
 
*Para LS222 e Rl = 3,4k 
P = 0,11.10^-3 .0,46 -3,4.10^3 .(0,10.10^-3)^2 = 1,66.10^-5 w 
 
*Para LS222 e Rl = 10k 
P =0,11.10^-3 .0,46 -10.10^3 .(0,04.10^-3)^2 = 3,46.10^-5 w 
 
*Para LS223 e Rl = 800 
P = 0,14.10^-3 .0,44 - 800.(0,14.10^-3)^2 = 4,592.10^-5 w 
 
*Para LS223 e Rl = 3,4k 
P = 0,14.10^-3 .0,44 - 3,4.10^3 .(0,10.10^-3)^2 = 2,76.10^-5 w 
 
*Para LS223 e Rl = 10k 
P = 0,14.10^-3 .0,44 - 10.10^3 .(0,04.10^-3)^2 = 4,56.10^-5 w 
 
Sendo assim: 
Celula solar: LS222 e Rl = 3,4 kohm 
Fotodetetor: LS223 e Rl = 800 ohm 
 
c) 
Im = 0,14 mA 
*A corrente Im do fotodetetor que vc achou* 
 
d) 
Pele = Im.Vm = 0,1.10^-3 .0,35 = 3,5.10^-5 w 
*Procura no grafico o V de acordo com esse Im* 
Vm = Rl.Im = 3,4.10^3 .0,1.10^-3 = 0,34 V 
FF = Im.Vm/Icc.Vca = 3,5.10^-5/(0,11.10^-3 .0,46) = 0,69