Qual é o valor típico da barreira de potencial para um diodo de germânio?

Passo 1

O enunciado pergunta qual é o valor típico da barreira de potencial de um diodo de germânio, isto é, a tensão interna (built-in) de uma junção PN de Ge em temperatura ambiente. Para estimar esse valor, vamos usar a física de semicondutores e a expressão do potencial de barragem em função da dopagem e da concentração intrínseca.

Passo 2

A tensão de built-in de uma junção PN pode ser calculada pela fórmula
V_{\text{bi}} = \frac{kT}{q}\,\ln\!\Bigl(\frac{N_A\,N_D}{n_i^2}\Bigr)
onde
kT/q é o potencial térmico (aproximadamente 0,026 V a 300 K),
N_A e N_D são as concentrações de ácceptor e doador (por exemplo, 10^{16}\,\text{cm}^{-3}),
n_i é a concentração intrínseca do germânio \approx2{,}3\times10^{13}\,\text{cm}^{-3}.

Passo 3

Substituindo valores típicos em temperatura ambiente:
V_{\text{bi}}\approx0,026\,\ln\!\Bigl(\frac{10^{16}\times10^{16}}{(2{,}3\times10^{13})^2}\Bigr) =0,026\,\ln\bigl(1{,}9\times10^5\bigr) \approx0,026\times12{,}15 \approx0,32\text{ V}.

Resposta

Cerca de \,0,3\\ \text{V}.

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