Resolva as questões abaixo admitindo os valores de base da página 3, sempre que tais dados não forem mencionados no enunciado.
Dada uma junção
em que as regiões
e
são igualmente dopadas com
e sua área transversal é
. Determine:
a) A tensão de barreira;
b) Sem nenhuma tensão externa aplicada, qual a largura da região de depleção, e quanto ela se estende para as regiões
e
?
c) A magnitude da carga armazenada em cada lado da junção;
d) A capacitância de depleção resultante.
Dada uma junção
a) A tensão de barreira;
b) Sem nenhuma tensão externa aplicada, qual a largura da região de depleção, e quanto ela se estende para as regiões
c) A magnitude da carga armazenada em cada lado da junção;
d) A capacitância de depleção resultante.
Passo 1
Temos uma junção
–
com concentrações iguais de dopantes em cada lado,
, portando-se como uma junção simétrica. O potencial térmico é
, a concentração intrínseca é
e a área transversal é
. Vamos determinar:
a) o potencial de barreira ;
b) a largura total da região de depleção e as extensões
e
;
c) a carga armazenada em cada lado;
d) a capacitância de depleção .
a) o potencial de barreira
b) a largura total da região de depleção
c) a carga armazenada
d) a capacitância de depleção
Passo 2
O potencial de barreira na aproximação do diodo PN é dado por
Aqui aplicamos o resultado da estatística de portadores em equilíbrio térmico e a definição de potencial de difusão que equilibra difusão e campo elétrico.
Passo 3
Substituindo os valores:
Passo 4
Na aproximação de depleção abrupta, a largura total
satisfaz
onde
e
Como
, temos
, logo
Passo 5
Calculando numericamente:
Em junção simétrica
Passo 6
A carga de depleção de cada lado vale
Passo 7
A capacitância de depleção é
Resposta
a)
b) , com
c)
d)
b)
c)
d)