M1 Junção pn

Tópico

O contato entre uma região tipo p e uma região tipo n deste material semicondutor produz, através da difusão dos portadores de carga majoritários desencadeada por esse contato até que o equilíbrio seja atingido, uma região de depleção entre elas: os elétrons livres majoritários da região tipo n difundem-se através desse contato para a região tipo p, e os buracos majoritários da região tipo p difundem-se na direção oposta para a região tipo n. Essa travessia mútua dos portadores de carga majoritários esvazia a região de depleção em ambos os lados desse contato, o que é usado para determinar a capacitância dessa junção em função da tensão aplicada em outro modelo deste sistema. Se essa difusão dos portadores de carga majoritários continuar por um período mais longo antes de atingir o equilíbrio, essa região de depleção consequentemente se estende ainda mais em ambos os lados do contato.

A difusão desses portadores de carga majoritários de suas respectivas regiões de origem através desse contato expõe, dentro dessa mesma região de depleção, as cargas fixas das impurezas doadoras e aceptoras já ionizadas, conforme descrito em mais detalhes por outro modelo deste sistema. É o campo elétrico interno gerado por essas cargas fixas expostas que, em última análise, retarda a difusão dos portadores de carga majoritários, estabelecendo o potencial de contato dessa junção p-n em equilíbrio. Esse potencial de contato é precisamente a barreira de potencial que esse campo elétrico interno cria para impedir a difusão adicional de portadores de carga majoritários através desse contato. Uma maior concentração dessas impurezas doadoras e aceptoras já ionizadas em ambos os lados desse contato resulta em um potencial de contato mais elevado.

Portanto, este modelo, com a região de depleção e este potencial de contato com o qual ela se abriu, faz com que este mesmo potencial de contato, somado a qualquer polarização externa aplicada a esta junção p-n, determine, de acordo com o modelo de Shockley já utilizado para extrair seus parâmetros de uma curva corrente-tensão medida, outro modelo deste conjunto, a corrente do diodo desta junção p-n: uma polarização direta reduz esta barreira de potencial imposta por este potencial de contato e permite que esta corrente do diodo cresça exponencialmente, enquanto uma polarização reversa a aumenta e mantém esta corrente do diodo bloqueada, até que um campo elétrico reverso suficientemente alto provoque, como descrito por um modelo diferente deste conjunto, seja o efeito de tunelamento banda a banda ou a multiplicação por avalanche para romper, em ruptura, este mesmo bloqueio. O fato de essa junção p-n, com essa região de depleção e esse potencial de contato com os quais esse modelo foi criado, ser a base física comum da qual dependem outros modelos diferentes desse conjunto, cada um descrevendo um dispositivo semicondutor construído a partir dessa mesma junção p-n, significa que qualquer variação nessa região de depleção ou nesse potencial de contato se propagará, consequentemente, para o comportamento de todos esses outros dispositivos semicondutores.

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