O que acontece quando se juntam semicondutores do tipo n - e tipo p -?
Passo 1
O enunciado pergunta: “O que acontece quando se juntam semicondutores do tipo n e tipo p?”
Conteúdo da matéria: junção p–n em semicondutores.
O que vamos precisar para resolver:
Conteúdo da matéria: junção p–n em semicondutores.
O que vamos precisar para resolver:
- Entender o que é um semicondutor tipo n e tipo p (doping e portadores).
- Conceitos de difusão e drift de cargas.
- Formação da região de depleção e do potencial de barreira.
Passo 2
Antes de juntar, o que é cada coisa?
- Semicondutor tipo n: é um cristal no qual adicionamos impurezas (doadoras) que liberam elétrons extras. Os elétrons são os portadores majoritários.
- Semicondutor tipo p: é um cristal dopado com impurezas (aceitadoras) que criam “buracos” (lacunas) como portadores majoritários.
Explicando mais devagar: doping é o processo de colocar átomos que têm mais (tipo n) ou menos (tipo p) elétrons de valência que o semicondutor puro, fazendo sobrar elétrons livre ou buracos livres.
Passo 3
Agora a junção: quando você encosta o pedaço n no pedaço p, existe diferença de concentração de cargas. Do lado n tem muitos elétrons, do lado p tem muitas lacunas. Então começa a “difusão”:
- Elétrons fogem do lado n para o lado p.
- Lacunas fogem do lado p para o lado n.
Esse movimento cria cargas fixas perto da interface: os dopantes carregados (íonizados) que ficaram sem seus portadores.
Passo 4
Essas cargas fixas formam a “região de depleção” (vazia de portadores livres) e geram um campo elétrico
apontando do lado n para o lado p. Esse campo faz o movimento “drift” (forçado) de elétrons de volta para n e lacunas de volta para p.
No equilíbrio, a corrente de difusão (devido ao gradiente de concentração) é exatamente balanceada pela corrente de drift (devida ao campo).
Passo 5
O resultado desse equilíbrio é o surgimento de uma barreira de potencial
, chamada potencial de built-in. A fórmula para esse potencial, considerando temperatura
, constante de Boltzmann
, carga do elétron
, concentrações de dopagem
(n) e
§ e a concentração intrínseca
, é:
Esse
impede que as cargas difundam indefinidamente e dá origem ao comportamento retificador da junção (diodo).
Resposta
Quando juntamos n e p formamos uma junção p–n com:
- Região de depleção sem portadores livres.
- Campo elétrico interno que equilibra as correntes de difusão e drift.
- Potencial de barreira
que torna a junção um diodo, permitindo corrente preferencialmente em um sentido.