JUNÇÃO PN Ana Isabela Araújo Cunha Departamento de Engenharia Elétrica Universidade Federal da...

JUNÇÃO PN

Ana Isabela Araújo CunhaDepartamento de Engenharia Elétrica

Universidade Federal da Bahia

Estrutura da Junção PN

-- ++íon negativo

lacuna elétron

íon positivo

----------

material tipo P

material tipo Njunção

região de transição

Equilíbrio da Junção PN

movimento difusivo

----------

material tipo P

++----

---- ++

++++++

++ ++++

recombinação

----------

material tipo P

----------

material tipo P

material tipo N

campo elétrico JDE = JCE

JDL = JCL

----------

material tipo P

material tipo N

campo elétrico JDE = JCE

JDL = JCL

de depleção oude cargas

descobertas

----------

xxNN00xxPP

volume de Gauss

++++++++++

----------

xxP xN

QN = -QP

++++++++++

----------

xxP xN

QN = -QP

xxP xN

++++++++++

----------

xxP xN

QN = -QP

xxP xN

dxAA.E

Campo e densidade de carga uniformes ao longo de A:

++++++++++

----------

xxP xN

lado N

lado P

Barreira de Potencial

lado N

lado P

E1 < qV0

E2 > qV0

lado N

lado P

E1 < qV0

E2 > qV0

lado N

lado P

E1 < qV0

E2 > qV0

lado N

lado P

E1 < qV0

E2 > qV0

Lacuna minoritária:

compensa a lacuna com E > q V0

Potencial da Barreira

V0 é responsável pelo equilíbrio das correntes de elétrons e de lacunas

0dxdpqDpEq

0dxdnqDnEq

x0 EdxV ++

++++++++

++++++++++

----------

pP0 nP0

pN0 nN0

pP0 , nP0, pN0, nN0: concentrações no equilíbrio

p1DE0dx

dpqDpEqLLLL

x0 dpp

Maior dopagem

0N0Pt0 p

JL = 0

0P0Nt0 n

JE = 0

lei de açãodas massas

Menor largura da região de transiçãoMaior potencial da barreira

++++++++++

----------

xxP xN

Polarização da Junção PN

NPJunção em equilíbrio

Polarização Reversa

++++++++++

----------

xxP xN

L, E: tempo de vida médio das

lacunas e elétrons

S nDDpD

Corrente de saturação reversa

Tem sentido de N para P (catodo para anodo)É constituída de portadores minoritáriosÉ de baixa magnitudePraticamente não varia com a tensão reversa aplicada (até antes da ruptura)Varia significaativamente com a temperaturaÉ proporcional a área da seção transversal

++++++++++

----------

xxP xN

NPJunção em equilíbrio

Polarização Direta

xxP xN

NP++++++++++

++++++++++

----------

Característica Volt-Ampère

1eII TVS

comportamento assintótico:

V > 4T:

V < -4T:

TVSeII

SII = 1 a 2: fator de correção

(recombinação na região de transição)

polarização direta

polarização reversa

NP+ V -

Variação da característica com a temperatura

T2 > T1

CmV5,2TV o

Ruptura da Junção na Polarização Reversa

campo elétrico

Na característica volt-ampère:

ruptura

Efeitos capacitivos na junção PN

Capacitância: taxa de variação de carga com tensão

Junção PN: Q(V) não linear → dQ/dV incremental ou dinâmicaDuas cargas na junção:

Íons fixos de impurezas

Portadores de carga

capacitância de transição

capacitância de difusão

Capacitância de transição:

++++++++++

----------

VR = -V

TQ Inclinação = CT

Predomina na polarização reversaVaria inversamente com a largura da região de transição

m = 1/2 para junção abrupta

Capacitância de difusão:

Só existe na polarização diretaVaria exponencialmente com VPredomina sobre CT na polarização direta

Tempo de recuperação reversa:

+ vi -

t2 – t1 = tempo de armazenamento: nP → nP0

pN → pN0

t3 – t2 = tempo de transição:

d → d(VR)

t3 – t1 = tempo de recuperação

reversa

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