Quando um fabricante dopa um cristal de maneira que uma metade seja do tipo P e a outra metade do tipo N, resulta em algo novo e interessante. A fronteira entre o os materiais do tipo P e tipo N chama-se junção PN. A junção PN levou a diversas espécies de invenções, como diodos, transistores e circuitos integrados. Assim, a compreensão da junção PN permite perceber todas as espécies de dispositivos semicondutores.
Cada átomo trivalente num cristal de silício dopado origina um buraco. Cada sinal - envolvido por uma circunferência representa um átomo trivalente e cada sinal + simboliza um buraco na sua órbita de valência.
Análogamente, os átomos pentavalentes e os elétrons livres num semicondutor tipo N são visualizados como se vê no lado direito da figura. Cada sinal + dentor de uma circunferência indica um átomo pentavalente e cada sinal - exprime o elétron livre com que esse átomo contribui para o semicondutor. Note que cada pedaço de material semicondutor é elétricamente neutro, porque o número de sinais "mais" iguala os sinais "menos".
Um fabricante pode produzir um único cristal com material tipo P num lado e tipo N no outro, como ilustra a figura acima. A junçaõ é a fronteira onde se encontram as regiões tipo P e tipo N. Outro nome para um cristal PN é diodo de junção.
Devido à repulsão exercida entre si, os elétrons livres no lado N tendem a difundir-se (espalhar-se) em todas as direções. Alguns dos elétrons livres difundem-se através da junção. Quando um elétron livre entra na região P ( da esquerda da figura), torna-se um portador minoritário. Com tnatos buracos à sua volta, este portador minoritário possui uma curta duração de vida. Pouco depois de ter entrado na região P, o elétron livre cai num buraco. Logo que isto acontece, o buraco desaparece e o elétron livre torna-se um elétron de valência.
Cada par de íons positivo e negativo na junção chama-se dipolo. A criação de um dipolo significa que um elétron livre e um buraco deixaram de circular. Como a formação de dipolos aumenta, a região vizinha da junção é esvaziada de portadores. Esta região sem carga elétrica diz-se camada de depleção.
Os íons nesta camada de depleção originam um potencial de barreira. À temperatura ambiente este potencial de barreira é aproximadamente 0,7V num diodo de silício e 0,3V num diodo de germânio.
Polaridade Direta
Quando uma tensão externa se opõe ao potencial de barreira o diodo é polarizado diretamente. Se a tensão aplicada for maior que o potencial de barreira a corrente será elevada. Quer dizer, num diodo polarizado diretamente, a corrente flui facilmente.
Polaridade Inversa
Quando o terminal da negativo da bateria está conectado ao lado P e o terminal positivo ao lado N, dizemos que o diodo está polarizado inversamente.
Apesar disso, haverá ainda uma pequena corrente com polaridade inversa. Essa corrente denomina-se corrente de saturação. O nome de saturação significa que não se consegue obter mais corrente de portadores minoritários do que a produzida pela energia térmica. Ou seja, o aumento da tensão inversa não elava a quantidade de portadores minoritários criados termicamente.
Disrupção
Os diodos tem tensões estipuladas máximas. há um limite quanto à tensão inversa que um diodo pode suportar sem ser danificado. Se se continuar a elevar a tensão inversa atinge-se a tensão de disrupção do diodo. Em muitos diodos a tensão de disrupção é, pelo menos, de 50 V. O datasheet de um diodo mostra quanto vale a tensão de disrupção.
Uma vez atingida a tensão de disrupção, aparece repentinamente uma grande quantidade de portadores minoritários na camada de depleção e o diodo conduz uma corrente intensa.
Análogamente, os átomos pentavalentes e os elétrons livres num semicondutor tipo N são visualizados como se vê no lado direito da figura. Cada sinal + dentor de uma circunferência indica um átomo pentavalente e cada sinal - exprime o elétron livre com que esse átomo contribui para o semicondutor. Note que cada pedaço de material semicondutor é elétricamente neutro, porque o número de sinais "mais" iguala os sinais "menos".
Um fabricante pode produzir um único cristal com material tipo P num lado e tipo N no outro, como ilustra a figura acima. A junçaõ é a fronteira onde se encontram as regiões tipo P e tipo N. Outro nome para um cristal PN é diodo de junção.
Devido à repulsão exercida entre si, os elétrons livres no lado N tendem a difundir-se (espalhar-se) em todas as direções. Alguns dos elétrons livres difundem-se através da junção. Quando um elétron livre entra na região P ( da esquerda da figura), torna-se um portador minoritário. Com tnatos buracos à sua volta, este portador minoritário possui uma curta duração de vida. Pouco depois de ter entrado na região P, o elétron livre cai num buraco. Logo que isto acontece, o buraco desaparece e o elétron livre torna-se um elétron de valência.
Cada par de íons positivo e negativo na junção chama-se dipolo. A criação de um dipolo significa que um elétron livre e um buraco deixaram de circular. Como a formação de dipolos aumenta, a região vizinha da junção é esvaziada de portadores. Esta região sem carga elétrica diz-se camada de depleção.
Os íons nesta camada de depleção originam um potencial de barreira. À temperatura ambiente este potencial de barreira é aproximadamente 0,7V num diodo de silício e 0,3V num diodo de germânio.
Polaridade Direta
Quando uma tensão externa se opõe ao potencial de barreira o diodo é polarizado diretamente. Se a tensão aplicada for maior que o potencial de barreira a corrente será elevada. Quer dizer, num diodo polarizado diretamente, a corrente flui facilmente.
Polaridade Inversa
Quando o terminal da negativo da bateria está conectado ao lado P e o terminal positivo ao lado N, dizemos que o diodo está polarizado inversamente.
Apesar disso, haverá ainda uma pequena corrente com polaridade inversa. Essa corrente denomina-se corrente de saturação. O nome de saturação significa que não se consegue obter mais corrente de portadores minoritários do que a produzida pela energia térmica. Ou seja, o aumento da tensão inversa não elava a quantidade de portadores minoritários criados termicamente.
Disrupção
Os diodos tem tensões estipuladas máximas. há um limite quanto à tensão inversa que um diodo pode suportar sem ser danificado. Se se continuar a elevar a tensão inversa atinge-se a tensão de disrupção do diodo. Em muitos diodos a tensão de disrupção é, pelo menos, de 50 V. O datasheet de um diodo mostra quanto vale a tensão de disrupção.
Uma vez atingida a tensão de disrupção, aparece repentinamente uma grande quantidade de portadores minoritários na camada de depleção e o diodo conduz uma corrente intensa.
