Teoria dos semicondutores

• Semi condutor
- tem características entre os condutores e isoladores

• Bandas de energia
- isoladores: banda proibida larga
- semi-condutores: banda proibida estreita
- condutores: banda proibida quase nula



• Semi-condutor intrínseco e extrínseco


(geração de um par electrão-lacuna)

- intrínseco:
material no estado puro
- ligação covalente: estrutura cristalina (rígida), partilham electrões - extrínseco:
semi-condutores com impurezas
- valência 4: 4 electrões na última camada

• Semi-condutor tipo N e tipo P


- substituição de um átomo de Ge por outro de valência 3 (ex: In índio)

In = impureza do tipo P ou aceitadora
_____________________
-substituição de um átomo de Ge por outro de valência 5 (ex: Sb antimónio)

- Sb = impureza do tipo N ou dadora


• Junção PN
- semi-condutor tipo P: tem excesso de lacunas
- semicondutor tipo N: tem excesso de electrões livres


- alguns electrões passam para a zona P, preenchendo as primeiras lacunas que encontram, criando uma barreira de potencial (zona de equilíbrio)

• Junção polarizada directamente
- barreira de potencial é vencida



• Junção polarizada inversamente
- barreira de potencial aumenta
- díodo está ao corte (bloqueado)
- os electrões livres do lado N da junção são atraídos pelo lado positivo do gerador
- as lacunas do lado P da junção são atraídas pelo lado negativo do gerador



• Curva características do díodo
- díodo não é um elemento linear: R não é constante
- na polarização inversa  a corrente de saturação (Ir)
- tensão limiar de condução (U) é a tensão a partir da qual o díodo começa a conduzir

• Influência da temperatura
> t  > Ir > t  < U

• Algumas notas
- o díodo só conduz (polarização directa) quando a tensão aplicada ultrapassar a tensão limiar de condução (U), a partir daí o seu comportamento é como uma resistência em série (Rd) com uma fonte de tensão (U). Circuito equivalente:


- quando polarizado inversamente o díodo comporta-se como uma resistência de valor elevado (Rr). Circuito equivalente:


-valores limites de utilização:
1. corrente directa (Id) é corrente máxima contínua que pode atravessar o díodo a uma dada temperatura em regime permanente
2. corrente inversa (Ir) é a corrente máxima que pode passar através do díodo quando polarizado inversamente
3. queda de tensão directa quando polarizado directamente = tensão limiar de condução (U)
4. tensão inversa (Ur) é tensão máxima aplicável inversamente sem destruição do díodo
5. temperatura máxima admissível na junção (ex: 100C)
6. frequência máxima (ex:  100 MHz)
• Aplicações dos díodos

- Rectificação de meia onda

- Rectificação de onda completa

- Ponto de funcionamento