DIODO

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ELETRÔNICA E INSTRUMENTAÇÃO

Exercícios: Diodos

1. A figura 1 apresenta o diagrama de bandas de energia para uma heterojunção

metal/semicondutor. Explicar a diferença entre uma junção PN convencional e uma

heterojunção.

Figura 1. Diagramas de bandas de energia de (a) uma heterojunção metal/semicondutor tipo N e (b) uma

heterojunção metal/semicondutor tipo P. V0 é o potencial de contato entre o metal e o semicondutor, que

impede a passagem de elétrons do semicondutor para o metal.

2. A figura 2 apresenta as curvas características I-V para um diodo Schottky e um diodo de junção

PN. Explicar a diferença nas curvas características I-V.

Figura 2. Curvas características. I-V para (a) diodo Schottky e (b) diodo de junção PN.

3. A figura 3 apresenta os esquemas de emissão de fótons no diagrama de banda de energia de

materiais semicondutores que apresentam (a) “gap” direto de emissão fotônica e (b) “gap”

indireto. Com base nesta informação, estimar a cor emitida por LEDs produzidos com os

materiais semicondutores listados na tabela 1. Explicar porque materiais metálicos não podem

emitir fótons quando excitados por campo elétrico.

2

Figura 3. Processos de emissão de fótons por (a) gap direto e (b) gap indireto.

Tabela 1. Energia do “gap” da banda proibida e respectivo comprimento de onda para diversos materiais

semicondutores.

Semicondutor Tipo do “gap” EG (eV) lG (mm)

Si

Ge

AlN

AlAs

GaN

GaP

GaAs

InP

InAs

InSb

CdS

CdTe

i

i

i

i

d

i

d

d

d

d

d

d

1,12

0,67

5,90

2,16

3,40

2,26

1,43

1,35

0,35

0,18

2,53

1,50

1,11

1,88

0,21

0,57

0,36

0,55

0,86

0,92

3,54

6,87

0,49

0,83

4. A figura 4 apresenta as curvas I-V características para três materiais semicondutores. Discutir os

parâmetros das curvas I-V em função das propriedades mostradas na tabela 2. que apresentam

(a) “gap” direto de emissão fotônica e (b) “gap” indireto. Com base nesta informação, estimar a

cor emitida por LEDs produzidos com os materiais semicondutores listados na tabela 2.

Explicar porquê materiais metálicos não podem emitir fótons quando excitados por campo

elétrico.

3

Figura 4. Curvas características. I-V para três tipos de diodos.

5. Considere a curva característica I-V de um diodo de silício, mostrada na figura 5. Determinar o

valor da tensão de polarização direta VD e a resistência elétrica total desse diodo.

V (V)

I (mA)

0,2 0,4 0,6 0,8

1,0

2,0

3,0

4,0

0,0

Fig. 5

6. Nos circuitos da figura 2, calcular as correntes e as potências dissipadas sobre cada um dos

diodos,