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

Passo 1

O enunciado pede o valor típico da barreira de potencial (built-in potential) em um diodo de silício, que é a diferença de potencial formada na junção p- n em equilíbrio térmico. Para resolver, vamos usar a expressão teórica do potencial de barreira e inserir valores típicos de dopagem e de temperatura ambiente.

Passo 2

O potencial de barreira \!V_{bi} de uma junção p- n em temperatura T é dado por
V_{bi} = \frac{k\,T}{q}\,\ln\!\biggl(\frac{N_A\,N_D}{n_i^2}\biggr),
onde k é a constante de Boltzmann, q é a carga elementar, N_A e N_D são as concentrações de aceitadores e doadores,
e n_i é a concentração intrínseca do silício.
Em condições típicas de fabrico, assume-se
N_A \approx N_D \approx 10^{16}\,\text{cm}^{-3}, \quad n_i \approx 1{,}5\times10^{10}\,\text{cm}^{-3}, \quad T \approx 300\,\text{K}.
Como \frac{k\,T}{q}\approx 25{,}9\text{ mV} e \ln\!\bigl(\frac{10^{16}\cdot10^{16}}{(1{,}5\times10^{10})^2}\bigr)\approx 27,
temos
V_{bi}\approx 0{,}0259\;\text{V}\times27\approx0{,}70\;\text{V}.

Resposta

O valor típico da barreira de potencial em um diodo de silício é aproximadamente 0{,}7\:\text{V}.

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