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Denomina-se '''junção PN''' a estrutura fundamental dos [[componentes eletrônicos]] comumente denominados [[semicondutor]]es, principalmente [[diodo]]s e [[transistor]]es. É formada pela junção metalúrgica de dois [[Cristal|cristais]], geralmente [[silício]] (Si) e (atualmente menos comum) [[Germânio]] (Ge), de natureza P e N, segundo sua composição a nível atómico. Estes dois tipos de cristais são obtidos ao se [[Dopagem eletrônica|dopar]] cristais de metal puro intencionalmente com impurezas, normalmente algum outro metal ou composto químico.
== Silício puro ou intrínseco ==
Os cristais de silício são formados a nível atômico por uma estrutura cristalina baseada em ligações covalentes que se produzem graças aos 4 elétrons de valência do átomo de Silício. Cabe também mencionar as ''lacunas'' ou ''buracos'' que são o lugar deixado pelo elétron quando abandona a camada de valência e torna-se um ''elétron livre'', isto é o que se conhece com ''pares elétron-lacuna'' e sua criação se deve à temperatura segundo as leis da termodinâmica. Em um semicondutor puro (intrínseco), à temperatura constante, a densidade de lacunas (<math>p</math>) é igual à densidade de elétrons livres (<math>n</math>).<ref name="razavi-preview">{{Citar livro|autor=Behzad Razavi |título=Fundamentals of Microelectronics |idioma=inglês |edição=preview | editora=Wiley |ano=2006 |isbn=047007292X }}
</ref>{{rp|p.23-25}}
É possível calcular a densidade (concentração) de elétrons livres <math>n_{i}</math> em um semicondutor intrínseco, em função da temperatura <math>T</math> (em [[kelvin]]), pela seguinte expressão:<ref name="razavi-preview" />{{rp|p.24}}
<math>n_{i} = 5.2 \times 10^{15} T^{3/2}exp(\frac{-E_{g}}{2kT}) \quad (eletrons/cm^{3})</math>, onde<br /><br />
<math>k = 1.38 \times 10^{-23} J/K</math> é a [[constante de Boltzmann]], e<br />
<math>E_g</math> o valor do [[gap de energia]], que é a energia necessária para retirar um elétron de uma ligação covalente. No caso do silício, <math>E_g = 1.12eV</math>.
== Silício extrínseco (tipo-P) ==
[[File:Silicium-atomes.png|thumb|right|125px|Imagem de [[Silício|átomos de silício]] através de um [[Microscópio de corrente de tunelamento|STM]]. O [[silício]] é o principal elemento químico usado como semicondutor nos equipamentos eletrônicos.]]
Um '''semicondutor tipo-P''' é obtido através do processo de dopagem, adicionando-se um certo tipo de composto, normalmente trivalente, isto é, com 3 elétrons na camada de valência, ao semicondutor para aumentar o número de portadores de carga livres (neste caso positivas, ''lacunas''). O [[boro]] é um elemento que pode ser usado na dopagem do silício, formando um semicondutor tipo-P.<ref name="razavi-preview" />{{rp|p.26}}
O propósito da dopagem tipo-P é criar abundância de lacunas. No caso do silício, uma impureza trivalente deixa uma ligação covalente incompleta, fazendo que, por [[difusão]], um dos átomos vizinhos ceda-lhe um elétron completando assim as suas quatro ligações. Assim os dopantes criam as ''lacunas''. Cada lacuna está associada com um íon próximo carregado negativamente, portanto o semicondutor mantém-se eletricamente neutro. Entretanto quando cada lacuna se move pela rede, um próton do átomo situado na posição da lacuna se vê "exposto" e logo se vê equilibrado por um elétron. Por esta razão uma lacuna comporta-se como uma carga positiva. Quando um número suficiente de aceitadores de carga são adicionados, as lacunas superam amplamente a excitação térmica dos elétrons. Assim, as lacunas são os portadores majoritários, enquanto os elétrons são os portadores minoritários nos materiais tipo P. Os diamantes azuis (tipo IIb), que contém impurezas de [[boro]] (B), são um exemplo de semicondutor tipo P que se produz de maneira natural.
== Silício extrínseco (tipo-N) ==
Um '''semicondutor tipo-N''' é obtido através do processo de [[Dopagem eletrônica|dopagem]] em que se adiciona um composto, normalmente pentavalente, isto é, com 5 elétrons na camada de valência, ao semicondutor para aumentar o número de portadores de carga livres (neste caso negativos, ''elétrons livres''). O [[fósforo]] é comumente utilizado como dopante doador do silício, formando um semicondutor tipo-N.<ref name="razavi-preview" />{{rp|p.25}}
Quando o material dopante é adicionado, este aporta seus elétrons mais fracamente ligados aos átomos do semicondutor. Este tipo de agente dopante é também conhecido como material doador já que cede um de seus elétrons ao semicondutor.
O propósito da dopagem tipo N é o de produzir abundância de elétrons livres no material. Para ajudar a entender como se produz a dopagem tipo N considere-se o caso do silício (Si). Os átomos do silício têm uma valência atômica de quatro, portanto forma-se uma ligação covalente com cada um dos átomos de silício adjacentes. Se um átomo com cinco elétrons de valência, tais como os do grupo VA da [[tabela periódica]] [ex: fósforo (P), arsênico (As) ou antimônio (Sb)], se incorpora à rede cristalina no lugar de um átomo de silício, então este átomo terá quatro ligações covalentes e um elétron não ligado. Este elétron extra dá como resultado a formação de elétrons livres, o número de elétrons no material supera amplamente o número de lacunas, neste caso os elétrons são portadores majoritários e as lacunas portadores minoritários. Pelo fato de que os átomos com cinco elétrons de valência têm um elétron extra para "dar" eles são chamados átomos doadores. Note-se que cada elétron livre no semicondutor nunca está distante de um íon dopante positivo imóvel, e o material dopado tipo N geralmente tem uma carga elétrica líquida final igual a zero.
== Barreira interna de potencial ==
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