O que é a região de depleção? Explique seu processo de formação.
Passo 1
O enunciado pede para explicar o que é a região de depleção e como ela se forma numa junção PN. O conteúdo aqui envolve semicondutores dopados, difusão de portadores e equilíbrio eletrostático numa interface entre uma região do tipo P e outra do tipo N.
Passo 2
Numa pastilha de silício tipo P temos átomos aceitadores em concentração
, que criam buracos como portadores majoritários e elétrons como minoritários. Numa pastilha tipo N temos átomos doadores em concentração
, que geram elétrons majoritários e buracos minoritários. Em cada região, antes do contato, não há campo elétrico interno macroscópico e os portadores se distribuem segundo a dopagem.
Passo 3
Quando as duas regiões são colocadas em contato, elétrons livres da região N difundem-se para a região P e buracos livres da região P difundem-se para a região N. Nessa zona de encontro eles recombinam: um elétron preenche um buraco e ambos desaparecem como portadores livres.
Essa recombinação deixa íons dopantes fixos sem portador de compensação: próximos à interface sobram cargas negativas (íons aceitadores ) no lado P e cargas positivas (íons doadores
) no lado N. Essas cargas imobilizadas criam um campo elétrico interno
apontando de N para P, que gera um potencial de barreira
. Quando esse campo se torna suficientemente forte, ele impede nova difusão de portadores, estabelecendo o equilíbrio.
Essa recombinação deixa íons dopantes fixos sem portador de compensação: próximos à interface sobram cargas negativas (íons aceitadores
Passo 4
A região de depleção (ou região esgotada) é justamente essa zona ao redor da junção onde os portadores livres foram recombinados e restaram apenas os íons fixos. Ela possui uma largura típica
é neutra globalmente, mas com distribuição de cargas espaciais que sustenta o campo e o potencial de junção.
Resposta
A região de depleção é a zona em torno da interface PN onde a difusão inicial de elétrons e buracos causa recombinação, deixando apenas íons dopantes fixos (cargas espaciais). Esses íons geram um campo elétrico e um potencial de barreira que equilibram a difusão e definem a largura da região esgotada de portadores livres.