Aula 12 O Diodo e a junção pn na condição de polarização direta

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1 Aula 12 O iodo e a jução a codição de olarização direta Prof. AC.eabraP/EPUP P 2223 trodução àeletrôica Programação ara a Primeira Prova Prof. AC.eabraP/EPUP

2 10ª11ª Aulas: Coceitos Básicos de isositivos emicodutores Na aula assada vimos: A jução em aberto, aredemos como exlicar o seu comortameto, distiguido a correte de usão e a correte de iva. Aredemos a calcular a barreira de otecial e a largura da região de deleção A jução reversamete olarizada. Vimos que itesificamos a barreira de otecial itera (Ei) e que assa a fluir uma correte s devido a iva. Calculamos a carga da região de deleção em fução da tesão reversa alicada e determiamos a chamada caacitâcia de deleção, colocadoa em osso modelo de diodo Nesta aula vamos os dedicar a ete a jução quado olarizada diretamete, calculado uma outra caacitâcia imortate. Prof. AC.eabraP/EPUP ª Aula: A jução iretamete olarizada Ao fial desta aula você deverá estar ato a: Olhar a ei de Ohm do lado de detro do material, exlicado os coceitos de codutividade e mobilidade Exlicar, através de coceitos e equações, o que é correte de iva e o que é correte de usão Exlicar o que é silício itríseco e silício doado (tio e tio ) Calcular a cocetração de ortadores em silício tio e tio Exlicar o que ocorre quado se juta um silício tio e um, criado um diodo semicodutor Calcular a barreira de otecial itera e a largura da região de deleção em um diodo semicodutor Prof. AC.eabraP/EPUP

3 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 Região de eleção 215 E Microeletrôica Prof. AC.eabraP/EPUP Quita Edição 2013edra/mith i :camo elétrico itero de equilíbrio 215 i io P Região de eleção E i esidade de Cargas () q.n i io N X X W de x x qx N A A qx N A 2 s q x x N N 1 N A A 1 N V 0 q.n A Potecial Elétrico (V) x V O 216 Prof. Microeletrôica AC.eabraP/EPUP Quita Edição 2013edra/mith x 216 V 0 V l N AN 2 i

4 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 Microeletrôica Prof. AC.eabraP/EPUP Quita Edição 2013edra/mith 217 Região de eleção i io N E r >E i 217 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 i io P Microeletrôica Prof. AC.eabraP/EPUP Quita Edição 2013edra/mith 218 Região de eleção i io N E r <E i

5 iodo emicodutor (Jução PN) ifusão é redomiate Aodo Catodo io P io N eriva é redomiate Aodo Catodo Polarização reversa Polarização direta V / V 1) V a V Microeletrôica Prof. AC.eabraP/EPUP Quita Edição 2013edra/mith 219 N P Foto de um diodo costruído a EPUP 219 istribuição de Portadores Mioritários a Jução PN iretamete Polarizada V>0 i io P i io N N A > N Microeletrôica Prof. AC.eabraP/EPUP Quita Edição 2013edra/mith

6 O iodo Polarizado iretamete valor de (x) em x (um úmero) (x ), da física de semicodutores, é igual a: ( x ) 0 V / Prof. AC.eabraP/EPUP e V O iodo Polarizado iretamete fução (x) (x)? é uma queda exoecial com costate valor iicial = (x ) valor fial = 0 e Cálculo: ( x x ( ) [ ] )/ x FNA NCA FNA e ( x) 0 [ ( x ) 0 ] e ( x x )/ comrimeto de usão emo de vida (médio) dos ortadores mioritários (o caso lacuas) Prof. AC.eabraP/EPUP

7 O iodo Polarizado iretamete J q ( x) x 0 0 [ V / V ( x 1) e ) x 0 ( x x )/ ] e ( x x )/ válido do lado, fora da região de deleção (x x ) Em x = x J q 0 (e V/V 1) Prof. AC.eabraP/EPUP O iodo Polarizado iretamete Em x = x J q V / V 0( e 1) J...Em x = x q 0 (e V/V 1) 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 éo mesmo em x ois a região de deleção ão erdemos cargas Prof. AC.eabraP/EPUP

8 O iodo Polarizado iretamete ogo J OA F J J q F 0 V / V 1) q 0 V / V 1) q 0 q 0 ( e V / V 1) ogo ogo OA OA A q V/ V 1) V / V q 0 ( e 1) 2 Aq i N N A 0 Prof. AC.eabraP/EPUP O iodo Polarizado iretamete A Caacitâcia de ifusão Q Aq Aq ( x ) 0 (x ) 0 e V/V J q 0 (e V/V 1) Q área embaixo da exoecial (x) 2 Q Q Q Q Prof. AC.eabraP/EPUP

9 O iodo Polarizado iretamete A Caacitâcia de ifusão Q 2 Q Q Q dq C d C d dv V Prof. AC.eabraP/EPUP O Modelo ara o iodo Figura 3.51 he PCE diode model. Prof. AC.eabraP/EPUP