Resumo capitulo 2 Eletronica vol1-8ed malvino

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CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA CELSO SUCKOW DA 
FONSECA 
CAMPUS ANGRA DOS REIS 
 
 
 
 
 
 
Aluno: Ivam Lucas Fonseca Valiate 
 Matricula:1713363GEEL 
 
 
 
 
 
Resumo do Capítulo 02, Eletrônica - Volume I-Malvino 
 
 
 
 
 
 
Angra dos Reis 
Data de entrega: 16/02/2021 
 O objeto de estudo do capítulo 2 do livro Eletrônica Vol. 1 – 8 Edição de Albert 
Malvino são os semicondutores, apontados como de suma importância para o 
desenvolvimento do tema eletrônica. Nesta seção são abordados níveis atômicos, 
características dos bons condutores e semicondutores, o cristal de silício, dopagem 
de um semicondutor, diodos e rupturas de corrente. 
Em eletrônica o estudo é focado na orbita de valência, ultima orbita da estrutura 
atômica, pois é ela que define as propriedades elétricas do átomo. O(s) elétron(s) da 
camada de valência também são chamados de elétrons livres pelo fato de a menor 
variação de tensão conseguir desloca-lo, devido baixa força de atração que o núcleo 
exerce no elétron. Os melhores condutores como ouro, prata e cobre possuem apenas 
um elétron nesta camada enquanto os melhores materiais isolantes possuem oito 
elétrons na mesma, já os semicondutores tem propriedades intermediarias entre eles, 
consequentemente os melhores semicondutores possuem quatro elétrons na 
acamada de valência. 
Inicialmente o germânio era o material mais usado para a fabricação de 
semicondutores, porém com o empecilho da sua corrente reversa ser excessiva ele 
logo foi substituído pelo silício, que após avanços tecnológicos os quais permitiram 
seu polimento veio a se tornar o melhor material para fabricação de semicondutores. 
Os átomos de silício podem combinar-se para formar um solido, denominado cristal, 
através de ligações covalentes cada átomo compartilha seus elétrons de valência com 
quatro átomos adjacentes de modo que cada um fique com oito elétrons na em sua 
última camada, gerando uma carga de +4 no núcleo. O aquecimento deste material 
gera um acumulo de energia nos elétrons livres fazendo com que os mesmos mudem 
para uma orbita mais externa e liberando esta energia, a saída de um elétron cria um 
espaço vazio chamado de lacuna, a qual tem um comportamento semelhante a uma 
carga positiva, esta que vai atrair outro elétron. O tempo entre a criação e a 
recombinação de um elétron livre e uma lacuna se chama tempo de vida e 
compreende alguns microssegundos. Este fenômeno permite aos semicondutores 
executar funções as quais não conseguiríamos com nenhum outro material. 
O cristal de silício é um semicondutor intrínseco, ou seja, um semicondutor 
puro. A principal característica desse grupo é: Quando uma tensão externa é aplicada 
neste material, os elétrons livres circulam na direção do terminal positivo da bateria e 
as lacunas na direção do terminal negativo da bateria. Este fenômeno também pode 
ser interpretado da seguinte forma: dois fluxos, no primeiro há um fluxo de elétrons 
livres através das órbitas mais externas (banda de condução) e no segundo, há um 
fluxo de lacunas através das órbitas mais internas (banda de valência). 
Dopagem é um processo que compreende a adição de outros átomos 
diferentes a fim de aumentar a condutibilidade de um semicondutor, um semicondutor 
dopado também é chamado de semicondutor extrínseco. Quando um semicondutor 
intrínseco é dopado com átomos pentavalentes (doadores), ele passa a ter mais 
elétrons livres que lacunas e também é chamado de semicondutor tipo n, sendo seus 
elétrons livres também chamados de portadores majoritários e suas lacunas 
chamadas de portadores minoritários. Quando um semicondutor intrínseco é dopado 
com átomos trivalentes (aceitadores), ele tem mais lacunas que elétrons livres e 
também é chamado de semicondutor tipo p, sendo as lacunas chamadas de 
portadores majoritários e os elétrons livres de portadores minoritários. 
Tanto um semicondutor tipo n quanto um semicondutor tipo p podem ser 
usados como resistores de carbono, porém o fabricante também pode dopar um 
semicondutor de forma que metade dele seja tipo n e a outra metade tipo p, a borda 
entre as duas metades é chamada de junção pn, esta junção é o princípio para a 
construção de diodos, transistores e circuitos integrados. Cada par de íons positivos 
e negativos na junção é chamado de dipolo, a criação de um dipolo significa que um 
elétron livre e uma lacuna ficam fora de circulação. À medida que o número de dipolos 
aumenta a região próxima da junção torna-se vazia de portadores de carga. A região 
vazia de portadores de carga é chamada de camada de depleção. Cada dipolo tem 
um campo elétrico, logo se um elétron livre tenta entrar na camada de depleção o 
campo elétrico o empurra de volta para a região n, isso significa que o campo elétrico 
eventualmente interrompe a difusão de elétrons através da junção. Esse fenômeno é 
denominado Barreira de potencial. Quando uma tensão externa se opõe à barreira de 
potencial, o diodo fica polarizado diretamente. Se a tensão aplicada for maior que a 
barreira de potencial, a corrente flui pelo diodo, esse efeito se chama polarização 
direta. O oposto também pode acontecer (polarização reversa), quando o terminal 
negativo da bateria está conectado do lado p, e o terminal negativo da bateria no lado 
n, o diodo torna-se reversamente polarizado. A largura da camada de depleção 
aumenta quando a tensão reversa aumenta. A corrente é aproximadamente zero. 
Quando a tensão inversa aumenta, ela força os portadores minoritários a se moverem 
mais rapidamente. 
Esses portadores minoritários colidem com os átomos do cristal produzindo o 
efeito avalanche. Consequentemente uma corrente de ruptura alta pode destruir o 
diodo. 
Os diodos tem um valor de tensão máxima nominal chamado de tensão de 
ruptura, uma vez atingida libara grandes quantidades de portadores minoritários que 
aparecem na camada de depleção e o diodo passa a conduzir intensamente. Esses 
portadores são produzidos pelo efeito avalanche que ocorre quando existe uma 
pequena corrente inversa de portadores minoritários. Quando a tensão inversa 
aumenta, ela força os portadores minoritários a se moverem mais rapidamente, 
quando os portadores minoritários possuem energia suficiente podem colidir com 
elétrons de valência perdidos, produzindo elétrons livres. O processo é geométrico, 
portanto, um elétron livre libera um elétron de valência obtendo-se dois elétrons livres, 
estes dois então liberam mais dois elétrons obtendo-se quatro elétrons livres. 
Portanto, a corrente de ruptura alta pode destruir o diodo. 
Quanto mais externa a órbita, maior o nível de energia de um elétron. Se 
aumentar a força externa, o elétron passará para um nível de energia mais alto; o 
elétron devolverá essa energia quando voltar para sua órbita original, podendo ser em 
forma de calor luz ou outra radiação. 
A temperatura de junção é a temperatura do diodo na junção pn e a barreira de 
potencial depende da temperatura nessa região, um aumento na temperatura da 
junção gera mais elétrons livres e lacunas nas regiões dopadas. Como essas cargas 
se difundem na camada de depleção, elas ficam mais estreitas. Isso significa que 
existe uma menor barreira de potencial com a temperatura da junção mais alta. 
Existem três componentes na corrente reversa de um diodo. Primeiro, uma 
corrente de transiente que ocorre quando a tensão reversa varia, com o aumento da 
tensão inversa lacunas e elétrons livres de afastam da junção, portanto a camada de 
depleção fica mais larga, enquanto a camada de depleção se ajusta uma corrente 
circula no circuito externo. Segundo, uma corrente de portadores minoritários, 
chamada também de corrente de saturação, porque ela é independente da tensão 
reversa. Terceiro, uma corrente de fuga da superfície. Ela aumenta quando a tensão 
reversa aumenta.