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Linha 1: Uma '''junção P-N''' é produzida quando dois [[semicondutor]]es do [[Dopagem eletrônica\|tipo P]] e do [[Dopagem eletrônica\|tipo N]] são ligados de forma que se mantenha a continuidade do reticulado [[cristal\|cristalino]]. Ou seja, não basta apenas colocar em contato íntimo os tipos de semicondutores, pois além da presença de impurezas e defeitos nas superfícies, existem também [[Filme fino\|filmes]] de [[óxidos]] que cobrem essas superfícies, mudando totalmente a interface dos semicondutores.<ref name="Pierce" /><ref name="Poliakov " /> ~~{{Sem-fontes\|Esta página ou se(c)ção sobre [[Semicondutor]]es\|data=Setembro de 2016}}~~ 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. O [[diodo]] de junção é um elemento básico para quase todos os dispositivos semicondutores que usam uma junção P-N.<ref name="Pierce" /> == Barreira interna de potencial ==▼ A maioria dos dispositivos semicondutores usados em componentes eletrônicos modernos utiliza junções P-N como sua estrutura fundamental.<ref name="Poliakov" /> ~~Ao unir ambos os cristais, manifesta-se uma difusão de [[elétron]]s do cristal N ao P (J<sub>e</sub>).~~ == ~~Polarização~~Processos ~~direta~~de produção da junção P-N ==▼ Ao se estabelecer estas correntes aparecem cargas fixas em uma zona em ambos os lados da junção, zona que recebe diferentes denominações como ''barreira de potencial'', ''[[região de depleção]]'', ''zona de carga espacial'', ''de esgotamento ou empobrecimento'', ''de esvaziamento'', etc. Existem vários processos que garantem a continuidade cristalina entre os lados P e N de uma junção, pode-se citar dois principais: <ref name="Poliakov" /> Processo de liga: neste método um metal trivalente como o [[índio]] é colocado sobre uma pastilha de semicondutor ([[germânio]]) do tipo N e aquecido até 600 °C. Nesta temperatura o índio funde-se e dissolve-se no germânio. Quando um resfriamento lento é feito, o germânio contendo impurezas de índio começa a se [[Precipitação (química)\|precipitar]], cristalizando-se na mesma orientação do cristal do substrato. Porém, diferentemente do substrato (que era do tipo N), a nova região formada é do tipo P (em função do índio). Na interface entre o substrato não dissolvido e o a região recentemente cristalizada surge uma junção P-N muito bem definida ou abrupta. À medida que progride o processo de difusão, a zona de carga espacial vai aumentando sua largura aprofundando-se nos cristais em ambos os lados da junção. A acumulação de íons positivos na zona N e de íons negativos na zona P, cria um campo elétrico (E) que atuará sobre os elétrons livres da zona N com uma determinada ''força de deslocamento'', que se oporá à corrente de elétrons e terminará por detê-los. A criação de ions positivos na zona N (e negativos na zona P) deve-se que as impurezas N são pentavalentes, logo ao cederem o seu electron, há mais protons que electrons criando assim um íon positivo, da mesma maneira que a impureza P trivalente, ao ganhar um electron fica carregada negativamente pois fica com excesso de electrons relativamente aos protons. Processo de difusão: neste método a junção é formada pela [[difusão]] de uma impureza (por exemplo [[Dopagem eletrônica#Aceitadoras e doadoras\|aceitadora]]) na forma gasosa ou líquida para dentro de um substrato semicondutor (por exemplo [[Dopagem eletrônica#Aceitadoras e doadoras\|doador]] do tipo N). Quando os átomos da impureza aceitadora penetram o interior do semicondutor, forma-se primeiramente uma região chamada de intrínsica (onde há uma compensação das impurezas doadoras do substrato). A medida que as impurezas vão se acumulando, esta parte do semicondutor vai se tornando do tipo P. A profundidade desta região depende do tempo e da temperatura na qual ocorre a difusão. A interface entre a parte do semicondutor tornada P e a parte N do substrato que permaneceu não contaminada, forma a junção P-N, que é do tipo gradual. ▲== Barreira interna de potencial == Este campo elétrico é equivalente a dizer que aparece uma diferença de tensão entre as zonas P e N. Esta [[diferença de potencial de contato]] (V<sub>0</sub>) é de 0,7 [[Volt\|V]] no caso do [[silício]] e 0,3 V se os cristais são de [[germânio]]. [[Ficheiro:Junção P-N difusão e barreira de potencial.svg\|miniaturadaimagem\|Junção P-N onde nota-se a formação da barreira de potencial após a difusão das cargas. ]] Quando a junção é formada, manifesta-se uma difusão de [[Elétron\|elétrons]] do cristal tipo N ao P e dos [[Buraco (semicondutores)\|buracos]] (ou lacunas) do cristal tipo P ao N. Portanto, o material do tipo N que era inicialmente neutro, começa a ficar com uma deficiência de elétrons e consequentemente com carga positiva. O mesmo raciocínio vale para o lado P da junção, que começa a ficar com carga negativa. À medida que progride o processo de difusão, a zona de carga espacial vai aumentando sua largura aprofundando-se nos cristais em ambos os lados da junção. A acumulação de íons positivos na zona N e de íons negativos na zona P, cria um campo elétrico (E) que atuará sobre os elétrons livres da zona N e sobre os buracos da zona P com uma determinada força que se oporá à corrente de difusão até que um equilíbrio seja atingido. A região que contém esse átomos ionizados e portanto desprovida ou "depletada" de cargas livres é chamada de [[região de depleção]]. ▲== Polarização direta da junção P-N == A [[tensão]] associada a esse campo é chamada de barreira de potencial.<ref name="Pierce" /> Para que um diodo esteja polarizado diretamente, temos que conectar o polo positivo da bateria ao anodo (zona P) do diodo e o polo negativo ao catodo (zona N). Nestas condições podemos observar que:▼ Essa diferença de potencial está em torno de 0,6 V no caso do silício e 0,3 V se os cristais são de germânio.<ref name="Cipelli" /> {{Sem-fontes\|Esta secção\|data=setembro de 2017}} == Polarização direta da junção P-N == [[Ficheiro:Diodo pn- Polarización directa.PNG\|miniaturadaimagem\|Polarização direta da junção P-N.]] ▲Para que um diodo esteja polarizado diretamente, temos que conectar o polo positivo da bateria ao [[anodo]] (zona P) do diodo e o polo negativo ao [[catodo]] (zona N). Nestas condições podemos observar que: * O polo negativo da bateria repele os elétrons livres do cristal N, de maneira que estes elétrons se dirigem à junção P-N. * O polo positivo da bateria atrai os elétrons de valência do cristal P, isto é equivalente a dizer que empurra as lacunas para a junção P-N. Linha 22 ⟶ 32: Neste caso, a bateria diminui a barreira de potencial da zona de carga espacial (cedendo elétrons livres à zona N e atraindo elétrons de valência da zona P), permitindo a passagem da corrente de elétrons através da junção; isto é, o diodo polarizado diretamente conduz a eletricidade. {{Sem-fontes\|Esta secção\|data=setembro de 2017}} == Polarização inversa da junção P-N == [[Ficheiro:Diodo pn- Polarización inversa.png\|miniaturadaimagem\|Polarização inversa da junção P-N.]] Neste caso o polo negativo da bateria é conectado à zona P e o polo positivo à zona N, o que faz aumentar a zona de carga espacial, e a tensão nesta zona até que se alcança o valor da tensão da bateria. * O polo positivo da bateria atrai os ~~eletrons~~elétrons livres da zona N, os quais saem do cristal N e se introduzem no condutor no qual se deslocam até chegar à bateria. A medida que os ~~eletrons~~elétrons livres abandonam a zona N, os átomos [[Valência (química)\|pentavalentes]] que antes eram neutros, ao verem-se desprendidos de seus ~~eletrons~~elétrons no orbital de condução, adquirem estabilidade (8 ~~eletrons~~elétrons na camada de valência, ver [[semicondutor]] e [[átomo]]) e uma carga ~~eléctrica~~elétrica líquida de +1, o que os faz converterem-se em ~~ions~~[[Íon\|íons]] positivos. * O polo negativo da bateria cede ~~eletrons~~elétrons livres aos átomos [[Valência (química)\|trivalentes]] da zona P. Recordemos que estes átomos só têm três ~~electrons~~elétrons de valência, e uma vez que tenham formado as ligações covalentes com os átomos de silício, têm somente 7 ~~eletrons~~elétrons de valência, sendo o ~~electron~~elétrons que falta denominado ''lacuna'' Acontece que quando estes ~~electrons~~elétrons livres cedidos pela bateria entram na zona P, caem dentro destas lacunas com o que os átomos trivalentes adquirem estabilidade (8 ~~electrons~~elétrons em seu orbital de valência) e uma carga ~~eléctrica~~elétrica líquida de -1, convertendo-se assim em íons negativos. * Este processo se repete e de novo até que a zona de carga espacial adquire o mesmo potencial ~~eléctrico~~elétrico da bateria. Nesta situação, o ~~díodo~~diodo não deveria conduzir a corrente; não obstante, devido ao efeito da temperatura formam-se os pares ~~electron~~elétron-lacuna em ambos os lados da junção produzindo-se uma pequena corrente (da ordem de 1μ[[Ampere\|A]]) denominada ''corrente inversa de saturação''. Além disso existe também uma corrente denominada ''corrente superficial de fugas'' a qual, como o próprio nome indica, conduz uma pequena corrente pela superfície do ~~díodo~~diodo; já que na superfície, os átomos de silício não estão rodeados de suficientes átomos para realizar as quatro ligações covalentes necessárias para obter estabilidade. Este faz com que os átomos da superfície do ~~díodo~~diodo, tanto da zona N como da P, tenham lacunas em seus orbitais de valência e por isto os ~~eletrons~~elétrons circulam sem dificuldade através deles. Não obstante, assim como a corrente inversa de saturação, a corrente superficial de fugas é desprezível. == Ver também == Linha 40 ⟶ 51: * [[Isolante]] {{referências}}\|refs=▼ <ref name="Pierce">{{Citar livro\|autores=Pierce J. F.\|título=Dispositivos de junção semicondutores\|local=São Paulo\|editora=Edgard Blücher\|ano=1972\|capítulo=Capítulo 1: O diodo de junção P-N}}</ref> <ref name="Poliakov">{{Citar livro\|autor=Poliakov A. M.\|título=Semiconductors made simple\|local=Moscou\|editora=Mir Publishers\|ano=1985\|capítulo=Capítulo 4: Contact phenomena\|coleção=Science for everyone\|notas=Tradutora: Deineko N.\|língua=Inglês}}</ref> <ref name="Cipelli">{{Citar livro\|autores=Cipelli A. M. V., Sandrini W. J.\|título=Teoria e desenvolvimento de projetos de circuitos eletrônicos\|edição=12\|local=São Paulo\|editora=Livros Érica\|ano=1982\|capítulo=Capítulo 1}}</ref> }} [[Categoria:Semicondutores\|~~Junção~~Diodo PNsemicondutor\|Transístor]]▼ ▲{{referências}} ▲[[Categoria:Semicondutores\|Junção PN]]

Junção PN: diferenças entre revisões