Diodo Semicondutor

Dispositivos semicondutores: diodos 1

Dispositivos semicondutores: diodos.

Diodo de junção PN.

Os diodos são dispositivos semicondutores confeccionados na maioria das vezes

por uma junção PN. A Fig. 1 mostra o esquema de uma junção de dois materiais

semicondutores, um do tipo P e o outro do tipo N. O semicondutor tipo P é o anodo e o

semicondutor tipo N é o catodo. O funcionamento do diodo ocorre na região entre o

anodo e o catodo, chamada de junção.

Anodo P N Catodo

Junção PN

+ -

Anodo

+

Catodo

-

i

D

Fig. 1 Diodo de junção PN e símbolo elétrico.

A Fig.2a mostra os portadores majoritários em cada material semicondutor:

lacunas no tipo P e elétrons livres no tipo N. A estrutura do diodo é contínua de um lado

a outro da junção.Devido à continuidade da estrutura cristalina do diodo, os portadores

podem se mover através da junção. Após a formação do diodo, alguns elétrons podem

migrar para o anodo nas proximidades da junção. Ao encontrar as lacunas, ocorre a

recombinação do par elétron-lacuna e, consequentemente, o aniquilamento dos

portadores de carga majoritários na junção. A região formada pela neutralização das

cargas é denominada região de depleção por não haver portadores de carga (Fig. 2b). A

região de depleção não irá crescer muito além da junção por causa do campo elétrico

formado. Na verdade, a região de depleção funcionará como um capacitor e o campo

elétrico gerado impedirá a migração de novos elétrons livres difundidos do semicondutor

tipo N para se recombinar com as lacunas do lado P.

Junção

P N

+ +

+

+

+

+ +

+

+

+

-

-

-

-

-

- -

- -

-

- -

-

-

Lacunas Elétrons livres

Junção

P N

+ +

+

+

+

+ +

+

-

-

-

- -

-

- -

-

-

Região de depleção

-

+

+ -

-

-

(a) (b)

Fig. 2 (a) Portadores de carga majoritários em cada lado da junção, (b) difusão de

elétrons recombinando-se com as lacunas do anodo, formando a região de depleção.

Assim, quando um diodo é fabricado, alguns elétrons atravessam a junção e

preenchem as lacunas existentes no semicondutor tipo P criando uma barreira de

potencial na região próxima à junção. Como na região de depleção não há cargas, é de se

esperar que ela funcione como um isolante. Para vencer a barreira de potencial é

Dispositivos semicondutores: diodos 2

necessário aplicar um campo elétrico numa direção apropriada, de tal forma a colapsar a

região de depleção preenchendo-a com portadores de carga. A Fig. 3 ilustra o processo

de colapso da região de depleção através da aplicação de um campo elétrico com o

anodo polarizado positivamente e o catodo polarizado negativamente. O sentido

convencional da corrente é o sentido das cargas positivas e contrário ao sentido dos

elétrons livres.

Colapso da região de depleção

P N

+ +

+

+

+

+ +

+

+

+

-

-

-

-

-

- -

-

-

- - -

-

-

+ -

Corrente

Fig.