Considere duas junções p-n abruptas feitas com semicondutores diferentes, uma de Si e outra de Ge. Ambas têm as mesmas concentrações de impurezas
e
e a mesma seção circular de diâmetro
. Suponha também que os tempos de recombinação são todos iguais,
. A) Calcule as correntes de saturação das junções em
. B) Faça o gráfico I-V, preferivelmente com um computador, com V variando entre
e I limitado a 100 mA .
Passo 1
A gente tem duas junções abruptas p-n de Si e Ge com mesmas dopagens
,
, diâmetro
e tempos de recombinação
. Queremos achar a corrente de saturação
em
e depois traçar I-V de
a
V até
.
Passo 2
A corrente de saturação de um diodo abrupto de área
é
onde
e
são densidades de minoria em região p e n,
são coeficientes de difusão e
os comprimentos de difusão.
Passo 3
A área da seção circular de diâmetro
é
Passo 4
As concentrações intrínsecas aproximadas são
e
. Então
Passo 5
Usando mobilidades típicas em 300 K: para Si
,
; para Ge
,
. Os coeficientes de difusão são
e os comprimentos de difusão
Passo 6
Substituindo tudo em
e calculando numericamente, obtemos para Si
, para Ge
.
Passo 7
A curva I-V segue
para cada material. Traçando de
a
V limitando
, vemos que o diodo de Ge conduz bem antes de 0,5 V e o de Si perto de 0,7 V, e no ramo reverso
.
Resposta
Para Si:
. Para Ge:
. A característica I-V é dada por
, e o gráfico de
a
V até 100 mA mostra condução exponencial no direto e saturação em
no reverso.