Aula 16 e 17 O Diodo e a junção pn na condição de polarização direta. A capacitância de difusão Prof. Seabra PSI/EPUSP 362

Transcrição

1 Aula 16 e 17 O iodo e a jução a codição de olarização direta. A caacitâcia de usão P/EPUP P 2223 trodução à Eletrôica Programação ara a Primeira Prova P/EPUP 11ª 05/04 12ª 08/04 13ª 12/04 14ª 15/04 15ª 26/04 16ª 29/04 17ª 03/05 18ª 06/05 Circuito retificador em ote. Circuito retificador de meia oda com o caacitor de filtro. Retificador de oda comleta com caacitor de filtro, suerdiodo. Exercícios (exemlo 3.9). Circuitos limitadores, circuitos grameadores, dobrador de tesão, exercícios: 3.27, Coceitos básicos de disositivos semicodutores: silício doado, mecaismos de codução (usão e iva), exercícios. Modelos de cargas, jução a codição de circuito aberto, otecial itero da jução, jução olarizada, exercícios. istribuição de ortadores mioritários a jução diretamete olarizada. edução elemetar da equação de correte a jução, exercícios. Caacitâcia de usão, largura da região de deleção da jução olarizada, caacitâcia de deleção, a jução a região de rutura (efeito zeer e efeito avalache), exercícios. Aula de Exercícios 2 a. emaa de Provas (09/05 a 13/05/2016) ata: 11/05/2016 (quarta feira) Horário: 13:10h às 15:10h edra, Ca edra, Ca edra, Ca Aula avulsa edra, Ca Aula avulsa edra, Ca Aula avulsa edra, Ca edra, Ca e

2 JUNÇÃO PN atigiu o equilíbrio térmico (Modelo de cargas) e ehuma olarização extera for alicada, as corretes de usão e de iva tedem a se aular mutuamete, de forma que em equilíbrio: = = 0 ( ou = ) = = i io P = = i io N ou = = P/EPUP Microeletrôica Quita Edição edra/mith Região de eleção E i :camo elétrico itero de equilíbrio V 0 = V l N AN 2 i W de = x x = x N = A x N 2ε s q 1 1 N A N V 0 = = P/EPUP Microeletrôica Quita Edição edra/mith JUNÇÃO PN olarizada reversamete (Modelo de cargas) e for alicada uma olarização egativa do aodo com relação ao catodo (olarização reversa), aumetará o camo elétrico resultate a jução (E r = E i E ext ), o que icultará a assagem dos ortadores majoritários or usão exoecialmete. Neste caso aumetamse as comoetes de iva (mioritários) devido ao aumeto do camo elétrico a região de deleção, resultado em = < 0 (ou < ) V<0 i io P = = Região de eleção i io N E r >E i 2

3 JUNÇÃO PN olarizada diretamete (Modelo de cargas) e for alicada uma olarização ositiva do aodo com relação ao catodo (olarização direta), dimiuirá o camo elétrico resultate a jução (E r = E i E ext ), o que facilitará a assagem dos ortadores majoritários or usão exoecialmete. imiuemse as comoetes de iva (mioritários) ela redução do camo elétrico, resultado em: = > 0 (ou > ) = = V>0 P/EPUP 368 Microeletrôica Quita Edição edra/mith i io P Região de eleção = = i io N E r <E i iodo emicodutor (Jução PN) ifusão é redomiate Aodo Catodo io P io N eriva é redomiate Aodo Catodo Polarização reversa Polarização direta = ( e 1) V a V P/EPUP Foto de um diodo costruído a EPUP Microeletrôica Quita Edição edra/mith N P 3

4 istribuição de Portadores Mioritários a Jução PN iretamete Polarizada V>0 i io P i io N N A > N P/EPUP Microeletrôica Quita Edição edra/mith O iodo Polarizado iretamete valor de (x) em x (um úmero) (x ), da física de semicodutores, é igual a: ( x ) = 0 V / P/EPUP 371 e V 4

5 O iodo Polarizado iretamete fução (x) (x)? é uma queda exoecial com costate τ valor iicial = (x ) valor fial = 0 e Cálculo: ( x x ( ) [ ] )/τ x = FNA NCA FNA e ( x) = 0 [ ( x ) 0 = P/EPUP 372 τ ] e ( x x )/ comrimeto de usão emo de vida (médio) dos ortadores mioritários (o caso lacuas) O iodo Polarizado iretamete J = = = q ( x) x ( x x )/ { [ ( x ) ] e } 0 0 ( e x e 0 ( x x )/ válido do lado, fora da região de deleção (x x ) Em x = x J = q 0 (e V/V P/EPUP 373 5

6 O iodo Polarizado iretamete Em x = x J = q 0( e J...Em x = x = q 0 (e V/V J OA = J P J N (em qualquer oto) Fora da região de deleção o camo elétrico é raticamete ulo, ortato tato J P como J N são devidos aeas à arcela de usão Em x = x odemos somar o valor J e J que determiamos ois J calculado em x é o mesmo em x ois a região de deleção ão erdemos cargas P/EPUP 374 O iodo Polarizado iretamete ogo J OA = J F = q J F 0 ( e q 0 ( e = q 0 q 0 ( e ogo ogo OA OA A q = ( e q 0 ( e 1) 2 = Aq i N N A = 0 P/EPUP 375 6

7 O iodo Polarizado iretamete A Caacitâcia de ifusão área embaixo da Q = Aq exoecial (x) = Aq [ ( x ) 0 ] (x ) = 0 e V/V J = q 0 (e V/V Q = 2 Q = τ = τ Q = τ τ Q = τ = P/EPUP 379 Q τ O iodo Polarizado iretamete A Caacitâcia de ifusão Q 2 = Q Q = τ = τ Q = τ τ dq C d = C d = τ dv V P/EPUP 380 7

8 O Modelo ara o iodo Figura 3.51 he PCE diode model. P/EPUP 381 E ara o Zeer? P/EPUP 382 8

9 Exercício 3.34 (g 128) 3.34 Um diodo tem N A = /cm 3, N = /cm 3, i = 1, /cm 3, = 5μm, = 10 μm, A = 2500 μm 2, (a região ) = 10 cm 2 /Vs, e (a região ) = 18 cm 2 /Vs. O diodo está diretamete olarizado e coduzido uma correte =0,1 ma. Calcule: (a) (b) A tesão de olarização direta V (c) A comoete da correte devida à ijeção de lacuas e aquela devida à ijeção de elétros através da jução (d) τ e τ (e) a carga Q do excesso de lacuas a região e a carga Q do excesso de elétros a região ; e a carga total Q de ortadores mioritários armazeada, e o temo de trâsito τ ; (f) A caacitâcia de usão. Res. (a) A; (b) 0,616 V; (c) 91,7 μa, 8,3 μa; (d) 25 s, 55,6 s; (e) 2,29 C, 0,46 C, 2,75 C, 27,5 C; (f) 110 F P/EPUP Microeletrôica Quita Edição edra/mith 9