Semicondutores

Semicondutores
Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Departamento Acadêmico de Eletrônica
Prof. Vitor Yano
Introdução
• Condutores são materiais que possuem grande
quantidade de elétrons livres (elétrons na região
externa da eletrosfera com ligação fraca com o
núcleo) que circulam de um átomo para outro
(principalmente metais: cobre, ouro, prata – 1
elétron na camada de valência).
• Nos isolantes há muito poucos elétrons livres,
como ocorre principalmente em substâncias
compostas, como borracha, plásticos, teflon,
mica, etc.
Introdução
• Modelo do átomo de Bohr: núcleo rodeado por
elétrons em órbita, carga positiva equivalente à
negativa dos elétrons.
Tabela periódica
Semicondutores
• Materiais semicondutores utilizam
principalmente silício e germânio (Grupo IV).
• Combinam-se através de ligações covalentes,
formando cristais.
Semicondutores
• Os níveis de energia associados às órbitas
formam bandas de energia
Semicondutores
• No zero absoluto a banda de condução está vazia
• Na temperatura ambiente, a energia térmica
quebra algumas ligações covalentes, levando
elétrons à banda de condução, criando lacunas.
A corrente passa através de recombinação.
• Nesta temperatura, o silício não é nem um bom
isolante, nem um bom condutor (semicondutor
intrínseco).
Dopagem
• Processo de adição de átomos de impurezas no
material semicondutor intrínseco, formando um
material extrínseco
• Material tipo N: formado pela adição de átomos
pentavalentes (antimônio, fósforo, arsênio)
• Material tipo P: formado pela adição de átomos
trivalentes (boro, gálio, índio)
Portadores
• Portadores majoritários e minoritários
Junção PN
Polarização reversa
Polarização direta
Polarização direta
•
•
•
•
Is = corrente de saturação reversa
k = 11600/η
VD = tensão aplicada diretamente
TK = temperatura em Kelvin
Diodo
Níveis de resistência
Modelos do diodo
• Modelo linear
• Modelo simplificado
• Modelo ideal