Semicondutores: - Junção pn

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Semicondutores- Juno PN

Semicondutores

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Semicondutores: Juno P-N01-08-2013Por : Lus Timteon

n = 1n = 2n = 3n = 4sspspdspdftomo Quntico

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+Nveis de Energia OrbitaisNcleoNo centro do tomo, Protes e Neutres formam o pequeno mas pesado ncleo.Protes tm carga positiva;Neutres no tm carga, isto , so neutros;Protes e neutres tm a mesma massa;Electres so carregados negativamente e quase que no tm massa;Electres ocupam muito do espao vazio do tomo.

Um orbital uma regio, dentro de um nvel de energia, em que existe maior probabilidade de encontrar um electro. Os electres da nuvem electrnica dos tomos no tm todos a mesma energia. Os electres distribuem-se por nveis de energia

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Movimento de ElectresO nmero de electres disponveis depende dos nveis electrnicos de um dado material e de como estes nveis so ocupados. (Princpio de Excluso de Pauli)Corrente elctrica todo o movimento ordenado de partculas electrizadas (electres). Para que esse movimento ocorra necessrio haver tais partculas ies ou electres livres no interior dos corposA condutividade depende do nmero de electres disponveis.A condutividade :Capacidade dos materiais de conduzirem ou transmitirem corrente elctrica. Quanto condutividade, os materiais podem ser classificados em condutores (os metais so os melhores condutores), semicondutores e isolantes (ou dieltricos).Resistividade elctrica (tambm resistncia elctrica especfica) uma medida da oposio de um material ao fluxo de corrente elctrica. Quanto mais baixa for a resistividade mais facilmente o material permite a passagem de uma carga elctrica. A unidade SI da resistividade o ohm metro (m).

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Movimento de ElectresCondutividade ElctricaMetais 107 (m)-1Isolantes 10-10 10-20 (m)-1Semicondutores 10-6 104 (m)-1 = resistividade. (ohm.cm). = condutividade eltrica (ohm-1.cm-1).q = carga carregada pelo portador (coulombs) [q do eltron= 1,6x10-19 coulombs]. = mobilidade dos portadores de carga (cm2/V.s).n = nmero de portadores de carga por cm3.

Capacidade dos materiais de conduzirem ou transmitirem corrente eltrica. Quanto condutividade, os materiais podem ser classificados em condutores (os metais so os melhores condutores), semicondutores e isolantes (ou dieltricos).

Ela simplesmente o recproco da resistividade, ou seja, inversamente proporcionais e indicativa da facilidade com a qual um material capaz de conduzir uma corrente elctrica. A unidade a recproca de ohm-metro, isto , [(-m)-1].

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Movimento de ElectresResistividade ElctricaResistividade elctrica - Como varia a resistividade com a temperatura?A concentrao de portadores de carga (n), aumenta rapidamente com a temperatura (electres e lacunas).

O tempo de relaxao tem uma variao pequena comparada com o aumento de (n).CONCLUSO: a resistividade (), diminui com a temperatura.

Coeficiente de temperatura da Resistividade () NEGATIVO

A

L = resistividade.A = rea da seco.L = comprimento.R = a resistncia elctrica do material( ohms, ).

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Resistividade dos semicondutores:A concentrao de portadores, e portanto a condutividade, exponencialmente dominada pela sua dependncia da temperatura.

Para semicondutores intrnsecos:

Para semicondutores dopados:

EF inicialmente entre o nvel de impureza e o limite de banda, e ento com a temperatura aproxima-se de Eg / 2, aps a maior parte das impurezas estarem ionizadas. = Condutividade elctrica =Resistividade elctrica e = Carga do electrop = Mobilidade das lacunasn = Mobilidade dos electresp = Concentrao de lacunasn = Concentrao de electresK=constante de BoltzmannE = Intensidade do campo elctricoEg= Energia da banda proibidaEf= Nvel de Fermi= Emisso espontneaT- Temperatura Kelvinm* =massa efectiva2kT- energia Trmica do elect, na BCMovimento de ElectresResistividade Elctrica

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Cristal simples, policristalinos e amorfos, so os trs tipos gerais de slidos.SemicondutoresTeoria - Slidos:- Cristalografia elementar

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Slido cristalino a forma de uma substncia slida em que os tomos ou molculas so dispostas num padro definido, com repetio em trs dimenses.

O Germnio e o Silcio possuem uma estrutura cristalina cbica como mostrado na seguinte figuraQuando os tomos se unem para formarem as molculas de uma substncia, a distribuio e disposio desses tomos pode ser ordenada e organizada e designa-se por estrutura cristalina.tomo de silcio

SemicondutoresTeoria - Slidos:- Cristalografia elementar

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Policristal um material constitudo por um agregado de muitos pequenos cristais simples (tambm chamados de cristalitos ou gros). Material policristalino tem um elevado grau de ordem ao longo de muitas dimenses atmicas ou moleculares.Estrutura cristal

Policristalinoforma de pirite(Gros)

SemicondutoresTeoria - Slidos:- Cristalografia elementar

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Amorfo-Slido (no cristalino) constitudo por tomos orientados aleatoriamente, ies, ou molculas que no formam padres definidos ou estruturas reticulares. Os materiais amorfos tm ordem apenas em poucas dimenses atmicas ou moleculares. Os materiais amorfos no tm qualquer ordem de longo alcance, mas eles tm diferentes graus de ordem de curto alcance. Exemplos para os materiais amorfos incluem silcio amorfo, plsticos e vidros. O silcio amorfo pode ser usado em clulas solares e nos transistores de pelcula fina.

Teoria -Slidos:- Cristalografia elementar: Amorfo (no-cristalino)

Semicondutores

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Teoria -Slidos:- Condutores, isoladores e semicondutoresTodos os elementos que no so considerados condutores ou isolantes so categorizados como semicondutores.A estabilidade dos electres no nvel externo, determina se um material feito de um elemento, um condutor, isolante ou semicondutor.Elementos cujos electres so instveis e podem facilmente passar de um tomo para outro fazer bons condutores.Elementos cujos electres so estveis e no podem facilmente passar de um tomo para outro fazer bons isolantes.CondutoresQuando a camada externa de um tomo de um elemento est incompleta ou no completa de electres, os seus electres podem se mover mais livremente de um tomo para outro tomo. Elementos cujos electres podem se mover mais livremente fazem bons condutores. Em geral, a maioria dos metais so bons condutores porque eles s tm um ou dois electres na sua faixa exterior.Prata e ouro so os melhores condutores. O cobre o segundo melhor condutor. O maior uso vai para o fio de cobre, porque um bom condutor e menos dispendioso do que os outros metais.Semicondutores

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Teoria - Condutores

Nos condutores, os electres tm ligao fraca, com a camada mais externa.Estes electres requerem uma pequena quantidade de energia para se libertarem para a conduo.Ao aplicarmos uma diferena de potencial entre o condutor acima ...CondutorA fora em cada electro suficiente para livr-lo de sua rbita e poder saltar de um tomo para outro - o condutor conduz! por isso que se diz que os condutores tm uma baixa resistividade / resistnciaSemicondutores

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Os Electres de valncia (os da ltima camada) esto fracamente ligados ao ncleo e, por conseguinte, que se movem livremente atravs do metal e esto espalhados entre os tomos na forma de uma nuvem de electres de baixa densidade.

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A ligao metlica resulta da partilha de um nmero varivel de electres por um nmero varivel de tomos. O metal pode ser descrito como uma nuvem de electres livres.Portanto, os metais tm elevada condutividade elctrica e trmica.Teoria Condutores ligaes MetlicasSemicondutores

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1Ncleo

Nmero de Electres em rbitaPrata(Ag)Cobre(Cu)Este fluxo de electres livres o que faz da prata e do cobre, bons condutores.Teoria -Metais:- Exemplo de Condutores Prata e CobrePorque a camada mais externa da banda est incompleta, o nico electro instvel e fracamente ligado ao tomo. Assim, pode facilmente mover-se para o exterior da camada, para um outro tomo adjacenteSemicondutores

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Basic Electron TheoryDigital Electronics TM 1.2 Introduction to AnalogProject Lead The Way, Inc.Copyright 200914

2Neon(Ne)

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8Argon(Ar)Teoria - Exemplo de Isoladores Non e rgonA rbita mais externa do Non e do rgon, pode ter no mximo 8 (oito) electres. exactamente o que estes elementos tm. Isso faz com que os electres da camada mais exterior, e na maioria das outras, sejam estveis.Esta estrutura electrnica estvel, o que faz do Non e do rgon, bons isolantes.Semicondutores

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IsoladorOs Isoladores tm os electres da sua camada externa, fortemente ligados ao ncleo.Estes electres exigem uma quantidade muito grande de energia para se libertarem para a conduoAo aplicarmos uma diferena de potencial entre o condutor acima ...A fora em cada electro no suficiente para