Diodos de Junção PN. Florianópolis, abril de 2013.

Transcrição

1 Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Santa Catarina Departamento Acadêmico de Eletrônica Eletrônica I Diodos de Junção PN Florianópolis, abril de Prof. Clóvis Antônio Petry.

2 Bibliografia para esta aula Diodos semicondutores. 1. Cap. 2 Semicondutores (Malvino).

3 Nesta aula Sequência de conteúdos: 1. Introdução; 2. Diodo ideal; 3. Materiais semicondutores; 4. Níveis de energia; 5. Materiais extrínsecos dos tipos N e P; 6. Diodo semicondutor; 7. Curva I D x V D ; 8. Teste de diodos com multímetro.

4 Diodo ideal Símbolo do diodo Curva I D x V D Anodo (A) Catodo (C ou K)

5 Diodo ideal Diodo conduzindo Diodo bloqueado

6 Diodo ideal Diodo conduzindo Diodo bloqueado

7 Diodo ideal Demo Demo: Diodo conduzindo; Diodo bloqueado.

8 Materiais semicondutores Resistividade de um material 2 R A Ω cm ρ = = =Ω cm l cm

9 Materiais semicondutores Valores típicos de resistividade: Condutor ρ ( ) 6 10 Ωcm cobre Semicondutor ρ ( ) cm ( ) 50Ωcm germânio ρ Ω silício Isolante ρ Ωcm ( ) mica

10 Materiais semicondutores Ligação covalente do átomo de silício. Estrutura atômica do germânio e do silício. Materiais intrínsecos: São semicondutores cuidadosamente refinados para se obter a redução de impurezas a um nível muito baixo são basicamente tão puros quanto permite a tecnologia moderna.

11 Materiais semicondutores Níveis de energia: Quanto mais longe o elétron estiver do núcleo, maior será o estado de energia, e qualquer elétron que tiver deixado seu átomo de origem apresentará um estado de energia maior do que qualquer outro na estrutura atômica.

12 Materiais semicondutores

13 Materiais extrínsecos P e N Materiais extrínsecos: Um material semicondutor submetido ao processo de dopagem é chamado de material extrínseco. Antimônio (5 elétrons na camada de valência.) Gálio (3 elétrons na camada de valência.)

14 Materiais extrínsecos P e N Material do tipo N: É um material semicondutor dopado com impurezas com cinco elétrons na camada de valência.

15 Materiais extrínsecos P e N Material do tipo P: É um material semicondutor dopado com impurezas com 3 elétrons na camada de valência.

16 Materiais extrínsecos P e N Fluxo de elétrons versus fluxo de lacunas:

17 Materiais extrínsecos P e N Portadores majoritários e minoritários: Em um material do tipo N, o elétron é chamado de portador majoritário, e a lacuna é chamada de portador minoritário; Em um material do tipo P, a lacuna é o portador majoritário, e o elétron é o portador minoritário.

18 Fabricação do diodo de junção PN

19 Junção P e N

20 Diodo semicondutor Junção P-N: Região ou camada de depleção = barreira de potencial

21 Diodo semicondutor Sem polarização (V D = 0 V):

22 Diodo semicondutor Sem polarização (V D = 0 V):

23 Diodo semicondutor Polarização reversa (V D < 0 V):

24 Diodo semicondutor Polarização reversa (V D < 0 V):

25 Diodo semicondutor Polarização direta (V D > 0 V):

26 Efeito da temperatura na junção P e N A corrente de saturação reversa I S terá sua amplitude praticamente dobrada para aumento de 10 o C na temperatura. Exemplo 2.6 do Malvino.

27 Efeito da temperatura na junção P e N Demo Demo: Alteração da curva com a temperatura.

28 Junção PN Silício versus germânio Tensão reversa: Silício: 1000 V; Germânio: 400 V. Temperatura de operação: Silício: 200 o C; Germânio: 100 o C. Queda de tensão direta: Silício: 0,7 V; Germânio: 0,3 V.

29 Junção PN Silício versus carbeto de silício

30 Tarefas Malvino: Lista do capítulo 2.

31 Diodos Curva I x V

32 Diodos Curva I x V KV D I = I e TK 1 D S I D = corrente direta; V D = tensão de polarização; I S = corrente de saturação reversa; K = /n com n = 1 para o Ge e n = 2 para o Si; T K = T C o.

33 Diodos Curva I x V Demo: Curva I D x V D de diodos.

34 Diodo Zener

35 Diodo Zener Demo Demo: Curva I D x V D do zener.

36 Resistências do diodo Resistência CC ou estática: R D = V I D D

37 Resistências do diodo Resistência CA ou dinâmica: r D ΔV = Δ I D D

38 Resistências do diodo Resistência CA média ou resistência de corpo: r av ΔV = Δ I d d

39 Identificação dos terminais de um diodo

40 Teste de diodos com o multímetro Escala para teste de diodos Escala para teste de diodos

41 Teste de diodos com o multímetro Polarização direta:

42 Teste de diodos com o multímetro Testes com ohmímetro: Bloqueio Condução

43 Teste de diodos com o multímetro Demo Demo: Testes de diodos.

44 Próxima aula Diodos semicondutores: 1. Características dos diodos; 2. Modelos representativos de diodos. 3. Análise de circuitos com diodos. + V f 10V 1N4001 R L 1kΩ