Por que, de um ponto de vista estático, a região de transição de ambos os lados de uma junção PN é pobre em portadores livres?
Passo 1
Beleza, o enunciado pergunta: “Por que, em equilíbrio (vista estática), a região de transição nos dois lados de uma junção PN fica pobre em portadores livres?” O assunto é semicondutores e junção PN. Para responder, a gente vai precisar entender dopagem (quem são os portadores majoritários e minoritários), difusão, recombinação e como surge um campo elétrico interno que bloqueia a passagem de elétrons e buracos.
Passo 2
Primeiro, lembra que em um semicondutor tipo P temos muitos buracos (portadores positivos) e poucos elétrons (minoritários). No tipo N é o contrário: muitos elétrons e poucos buracos. Se você junta as duas regiões, as concentrações de portadores são muito diferentes justamente na fronteira.
Passo 3
Logo que as duas partes tocam, elétrons do lado N começam a “difundir” para o lado P (indo de uma região de maior para menor concentração), e buracos do lado P fazem o caminho inverso. Quando um elétron encontra um buraco, eles se recombinam e somem como portadores livres. Isso cria perto da junção uma faixa onde praticamente não sobram elétrons nem buracos.
Passo 4
A recombinação deixa para trás íons negativos fixos (na lado P) e íons positivos fixos (no lado N). Esses íons carregados formam um campo elétrico
que cria uma barreira de potencial interna
. Esse campo empurra elétrons para o lado N e buracos para o lado P, impedindo que novos portadores livres entrem na região de transição. Por isso, nessa “depletion region” quase não há portadores móveis.
Resposta
Porque, em equilíbrio, os portadores majoritários difundem e se recombinam na fronteira, deixando apenas íons fixos que criam um campo elétrico interno. Esse campo bloqueia a chegada de novos elétrons e buracos, fazendo a região de transição ficar praticamente livre de portadores móveis.