DIODOS SEMICONDUTORES

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DIODOS SEMICONDUTORES 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Fellipe Hiroshi Yatabe 201503237061 
 
 Rio de Janeiro, Outubro de 2019 
Diodos semicondutores 
 
A palavra diodo significa di = dois e odos = pólos ou eletrodos este nome 
provém da válvula eletrônica que consistia em uma ampola de gás utilizada com a 
mesma finalidade que o diodo semicondutor de estado sólido inventado anos mais 
tarde. 
 
 
 
 
 
 
Equivalência entre o diodo de ampola de gás (válvula eletrônica) e o diodo semicondutor. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Diodo semicondutor de junção - PN 
 
Devemos lembrar que, quando os átomos da impureza substituem os átomos de 
germânio ou silício, apenas os elétrons praticamente livres fornecidos pelas impurezas 
pentavalentes e os buracos fornecidos pelas impurezas trivalentes podem se deslocar 
sob o efeito de um campo elétrico. 
 
 
 
 Estrutura atômica da junção 
 
No cristal-N existem muito mais elétrons que no tipo-P, assim como no cristal- 
P existem mais buracos ou lacunas que no lado N. Consequentemente, terá início um 
processo de difusão dos elétrons do cristal-N para o cristal-P, e de lacunas do cristal-P 
para 
o cristal-N. 
 
 
 Junção PN e a formação da barreira de potencial 
 
 
Os elétrons e os buracos que se recombinam deixaram próximos a junção, íons 
positivos e íons negativos resultantes do arrancamento dos elétrons e dos buracos, 
respectivamente. Estes íons são chamados de cargas descobertas e a região em torno 
da junção onde se formarem estas cargas descobertas é denominada de região de 
transição ou região de barreira de potencial. 
 
Características da junção – PN 
 
Logo que é formada a junção-PN, tem-se início o processo de difusão das 
cargas elétricas. À medida que os elétrons e buracos vão se recombinando na junção, 
vão surgindo as cargas descobertas que tendem a impedir a passagem de novos 
portadores e este processo continuará até que haja um equilíbrio termoquímico entre 
os cristais. 
 
Lembrando-se que tanto na região-P como na região-N pares de elétronsburacos 
estão sempre sendo gerados por quebra de ligações covalentes, e sempre se 
recombinado, completando as ligações covalentes descobertas. As cargas descobertas 
dão origem a uma d.d.p. de valor Vo. Esta d.d.p. pode ser esquematicamente 
representada por uma bateria. A medida que as cargas descobertas vão se formando e 
aglomerando-se em torno da junção, elas começam a repelir a injeção de novos 
portadores. Esta é a causa, porque o processo de difusão não prossegue 
indefinidamente. 
 
Os átomos das impurezas do lado-P tornam-se não neutro, tendo em excesso 
uma carga negativa para cada átomo, logo ele passa a ser um íon negativo. Quando os 
elétrons do lado-N vão para o lado-P, eles deixam as impurezas com um elétron a 
menos e daí o átomo deixa de ser neutro, passando a ter mais carga positiva, então ele 
se torna um íon positivo. Essas cargas elétricas criam um campo elétrico e esse campo 
elétrico tem um sentido dirigido das cargas positivas para as negativas. Esse campo 
elétrico irá empurrar os elétrons de P para N e lacunas de N para P criando uma 
corrente de deriva. Aparece então uma situação de equilíbrio dinâmico, em que cada 
vez que passar um eletron a mais para o lado P ele irá aumentar a carga fixa e isto 
aumentará o campo que irá dificultar a passagem de elétrons de N para P. Conclusão 
sem fornecer energia externa a corrente resultante neste caso é zero. Conclusão, sem 
fornecer energia externa (bateria) a corrente resultante é nula (zero). 
 
 
 
 
 
 
 
Onde [n] é a concentração de portadores N e [p] é a concentração de portadores P. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Polarização Direta 
 
Com recursos externos, pode-se neutralizar facilmente a ação da barreira de 
potencial na junção-PN. Para isso, basta aplicar uma fonte, isto é, uma bateria com 
seus terminais ligados às extremidades da junção. Na polarização direta liga-se o pólo 
negativo da bateria no cristal-N e o pólo positivo no cristal-P. Ao se ligar a fonte, os 
portadores começarão a se deslocar na junção da seguinte maneira. Os elétrons livres 
do cristal-N são repelidos pelo pólo negativo da bateria e se deslocam para a junção, 
enquanto que as lacunas do cristal-P são repelidos pela ação do pólo positivo da 
bateria, e se deslocam em sentido contrário aos elétrons em direção à junção. 
Para que haja injeção dos portadores é necessário que o potencial da bateria 
seja maior que o efeito produzido pela barreira de potencial. Uma vez que os elétrons 
do lado-N serão repelidos pelo terminal negativo da bateria e os buracos do lado-P 
serão repelidos pelo terminal positivo da bateria em direção à junção, isto fará com 
que o efeito de barreira de potencial seja diminuído consideravelmente. Diminuído o 
efeito da barreira, a corrente aumentará bastante. 
O número de portadores que na maioria tenderão a atravessar a junção para este 
tipo de ligação (polarização direta) nos fornecerá uma corrente de valor alto a qual 
denominamos de corrente direta. 
 
 
 
 
 Polarização Inversa 
 
 
 
 
 
 
A corrente intrínseca cria na junção-PN uma região de “esvaziamento” ou “ 
depressão”, a qual esta constituida de portadores da maioria das cargas. 
Na junção-PN do germânio, a região de depressão resulta do movimento de 
elétrons e lacunas através da junção. O campo elétrico que se estabelece na região de 
depressão impede o movimento de elétrons e lacunas através da junção. 
Quando se aplica uma diferença de potencial á junção-PN dizemos que a 
mesma está polarizada. Quando se liga o terminal positivo da bateria no semicondutor 
tipo-N e o terminal negativo no semicondutor tipo-P da junção-PN dizemos que a 
mesma está polarizada inversamente e o contrário dizemos que a junção-PN está 
polarizada diretamente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Curva característica do Diodo 
 
 
 
 Curva característica do diodo semicondutor.