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Capitulo 6_ materiais_elétricos
Tipologia: Slides
1 / 19
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Não perca as partes importantes!
Universidade Federal de Campina Grande
−
UFCG
Centro de Ciências e Tecnologia
−
CCT
Departamento de Engenharia Elétrica
−
DEE
^
^
^
^
^
^
^
^
+e
-e
+e
-e
R
E
r
E =
−
13,
eV
Spins paralelosSpins anti-paralelos
Spins Anti-paralelos
Spins Paralelos
Banda de energias permitidasBanda de energias proibidas Banda de energias permitidasBanda de energias proibidasBanda de energias permitidas
...
E
r
E
1
=
−
13,
eV
E
∞
=
^0
eV
E
=i
−
1,
eV
E
2
=
−
3,
eV
Átomos do SemicondutorElétrons
A teoria das bandas de energia nos sólidos caracterizam os semicondutoresintrínsecos por possuírem uma banda proibida, cuja energia para servencida é da ordem de 0.2 a 2.5 eV
Níveis Energéticos de umSemicondutor Intrínseco
Estrutura de um Cristal deSemicondutor Intrínseco
Banda de Condução
Banda de Valência
Banda ProibidaE
g^
= 0.
−
2.5 eV
Em uma determinada temperatura T, vários elétrons passam para a bandade condução, originando na banda de valência um número equivalente delacunasNúmero de elétrons
n
Número de lacunas
p
Semicondutores mais importantes usados em dispositivos eletrônicos:
Si (Z = 14): 1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
2
Ge (Z = 32): 1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
4s
2
3d
10
4p
2
Os elétrons dos átomos de Si e Ge estão fortemente ligados ao núcleoresultando em baixa condutividadePara o Si e o Ge são necessários 1.12 e 0.72 eV, respectivamente, para seobter o elétron livre
Impureza com 3 Elétrons
Ex.: Boro (Z=5)
Semicondutor Tipo p
Níveis Energéticos de umSemicondutor Extrínseco Tipo p
Impurezas receptoras introduzem níveis que se situam na banda proibida dosemicondutor base, próximo de sua banda de valência
Banda de Condução
Banda de Valência E
g^
= 0.
−
0.01 eV
Pode-se considerar quatro tipos de partículas transportadoras de carga emum semicondutorTransportadores positivos
D
Transportadores negativos
R
Densidade total de cargas em um semicondutor:
R
D
N n N p q D −
Transportadores cuja concentração é MAIOR no semicondutor dadochamam-se MAJORITÁRIOS, e aqueles cuja concentração é MENOR,chamam-se MINORITÁRIOS
Semicondutor tipo n
Os elétrons são majoritários
Semicondutor tipo p
As lacunas são majoritárias
Para os materiais condutores tem-se:
x
x^
v nq
x
x^
Sabendo-se que:
, então E
v
e
x^
μ − =
nq
e
x^
μ
ou
Analogamente, para os materiais SEMICONDUTORES tem-se:
x
p
n
x
p
e
x
lacunas
elétrons
x
p
n q
v pq
v nq
μ
μ
Semicondutor extrínseco:
n >> p
p >> n
Semicondutor intrínseco: n = p
Coeficiente de difusão doselétrons
o^
Fluxo de Elétrons
o^
Fluxo de elétrons
dn dx
n
n Densidade de corrente dedifusão dos elétrons:
dn dx
qD
n
n Analogamente:
dp dx
qD
p
p
x x^
Edx
dV^ dx^0
p
n
Impureza receptora
0,
μ
m
Densidade de carga
-^
Campo Elétrico
Barreira de Potencial
ElétronLacuna
Campo elétrico na região de carga espacialBarreira de potencial
Impureza doadora
O diodo retificador é uma junção pn que permite a passagem da correnteapenas num determinado sentidoA polarização reversa consiste em ligar o polo POSITIVO da fonte ao lado Ne o NEGATIVO ao lado P. Neste tipo de polarização, o polo positivo atrairáos elétrons e o polo negativo as lacunas, aumentando assim a barreira depotencial. Portanto, não haverá condução de corrente devido aosportadores majoritários
p
n
b
O diodo retificador é uma junção pn que permite a passagem da correnteapenas num determinado sentido
Retificação de meia onda
Polarização direta:
Polarização direta
Polarização reversa
0
Corrente reversa
de saturação
