Dispositivos. Junção Metal-Metal V A > V B

Transcrição

1 Dispositivos

2 Dispositivos Junção Metal-Metal M t l V A > V B

3 Heterojunções Junção p-n Electrões livres Tipo n Tipo p Átomos doadores Átomos aceitadores Buracos livres

4 Junção p-n Electrões livres Tipo n Junção Tipo p Átomos doadores Átomos aceitadores Buracos livres (iguais concentrações de impurezas, uniformemente distribuídas)

5 Junção p-n 1 2 Tipo n Tipo p 3 Tipo n Junção Tipo p zona de deplecção

6 Junção p-n no Equilíbrio n E p V 0 Potencial de contacto - característico da junção V n V 0 Correntes de difusão dos portadores maioritários Correntes de migração dos portadores minoritários V p Fluxos de Portadores qv 0 E F Difusão de buracos Migração de buracos Difusão de electrões Migração de electrões

7 Equilíbrio Polarização directa Polarização inversa V d V i n p n p n p E E E V n V 0 V n V n (V 0 V d) (V V 0 V i ) p V p qv 0 q(v 0 V d ) E F q(v 0 V i ) V p Fluxos de Portadores Difusão de buracos Migração de buracos Difusão de electrões Migração de electrões Corr. Fluxos de Portadores Difusão de buracos Migração de buracos Difusão de electrões Migração de electrões Corr. Fluxos de Portadores Difusão de buracos Migração de buracos Difusão de electrões Migração de electrões Corr.

8 Curva característica de uma junção p-n Corrente directa Polarização directa Corrente inversa Ânodo Cátodo

9 Transistores de Junção Bipolar (TJB) Bipolar dois tipos de cargas: electrões e buracos, envolvidos nos fluxos de corrente Junção duas junções pn: junção base/emissor e junção base/colector Tipos tipos NPN e PNP Terminais Base, Emissor e Colector B - base C - colector E - emissor As junções base-emissor (BE) e base-colector (BC) comportam-se como díodos: conduzem só num sentido Os transistores podem ser usados com interruptores ou como amplificadores.

10 Fluxos de corrente num transistor npn espessura da região da base << espessura do dispositivo região do emissor muito mais fortemente dopada que a da base A junção base/colector é polarizada inversamente A junção emissor/base é polarizada directamente Fluxo de portadores maioritários (e - s) da região n para a p Fluxo de portadores minoritários (buracos) da base para o emissor Soma dos dois fluxos: corrente de emissor I E Os e - s que fluem do emissor para a base atravessam para o colector antes de se recombinarem com os buracos na base I C da mesma ordem que I E

11 O controlo da corrente colector/emissor é feito injectando corrente na base. Uma pequena corrente de base é suficiente para estabelecer uma corrente entre os terminais de colector-emissor. Esta corrente será tão maior quanto maior for a corrente de base.

12

13 Junções Metal- Semicondutor Junção de Schottky - 1 (rectificadora) Junção Ohmica - 2 Metal soldado a um semicondutor (terminal) 1 2 Al SiO 2 n Tipo n

14 Junção de Schottky metal semicondutor contacto ohmico ânodo cátodo tipo n 1. 2 Ânodo Cátodo

15 Diagrama de bandas de energia Inicialmente: os níveis de Fermi do metal e do semicondutor não se alteram Os electrões do semicondutor (nível de impureza) podem baixar a sua energia atravessando a junção. Cria-se um carga no semicondutor, e portanto um campo que atrai os electrões. É como se a energia das bandas do semicondutor baixasse, aproximando os níveis de Fermi do metal e do SC.

16 No equilíbrio: Os níveis de Fermi igualam-se e estabelece-se um potencial de contacto Passa a funcionar como um díodo rectificador

17 POLÍMEROS ELECTROLUMINESCENTES (OLEDS) Cátodo metálico (Al) Filme de Polímero (~100 nm) Ânodo transparente (ITO) Substrato Luz emitida ITO óxido misto de In e Sn

18 Esquema de um díodo emissor de luz de polímero - OLED Bandas de condução (LUMO) e Cátodo Ânodo l Recombinação com emissão de um fotão Bandas de valência (HOMO)

19 POLÍMERO ELECTROLUMINESCENTE (PPV poli(p-fenileno vinileno)

20

21 INJECÇÃO DE CARGAS NO POLÍMERO

22 RECOMBINAÇÃO DE CARGAS EXCITÃO LUZ

23 POLÍMEROS DIFERENTES DIFERENTES HIATOS CORES VARIADAS

24 Exemplo de um Díodo Emissor de Luz de Polímero (OLED): Uma camada fina do polímero poli(fenileno-vinileno) PPV - intercalada entre um cátodo de cálcio e um ânodo de polímero condutor sobre óxido de índio e estanho (ITO) Ânodo de ITO Polímero condutor Polímero semicondutor Cátodo de Cálcio O Ca injecta electrões no filme de polímero, enquanto o ânodo injecta lacunas. Quando um e - e uma lacuna se recombinam no PPV formam um excitão neutro (estado excitado que decai emitindo um fotão). A camada de ITO (óxido misto de In e Sn) é aplicada sobre um substrato de vidro. Sobre ela depositam-se as várias camadas.

25 CÉLULAS FOTOVOLTAICAS

26 CÉLULAS FOTOVOLTAICAS Alumínio Camada activa (polímero semicondutor, mistura de polímeros ou compósito) ITO E ITO ev Polímero LUMO HOMO Al Substrato transparente (vidro ou plástico) Luz solar ITO óxido misto de In e Sn

27 Dispositivos Junções metal-metal Heterojunções Junção p-n SUMÁRIO 23 - Diagramas de bandas de energia: equilíbrio, polarização directa e inversa Transistores de Junção Bipolar (TJB) Junções Metal- Semicondutor - Ohmica - de Schottky Díodos Emissores de Luz Orgânicos (OLEDS) Células Fotovoltaicas