OS DÍODOS SEMICONDUTORES

A JUNÇÃO PN

 Os Díodos semicondutores são constituídos por uma junção PN com dois terminais.
Chama-se junção PN ao conjunto de 2 cristais semicondutores da mesma natureza
(Silício ou Germânio), um de tipo "P" e outro de tipo "N", unidos por uma das
suas faces. Isto significa que o Díodo é composto por 2 regiões, numa das quais os portadores maioritários são as lacunas (regiões de tipo "P" — Ânodo), enquanto que na outra os portadores maioritários são os electrões livres (região tipo "N" — Cátodo).

Fig. A -  Esquema de uma junção PN.

Estas duas zonas estão separadas por uma região de transição (zona de
contacto) muito fina. Quando se põem em contacto dois materiais semicon-
dutores, um de tipo "P" e outro de tipo "N", seria lógico esperar-se que os
electrões livres do cristal de tipo "N" passassem imediatamente para o tipo
"P", através da região de transição e devido às correntes de difusão, para
preencherem as lacunas deste último. No entanto, não é isso que acontece.

Na zona de transição da união de um cristal de tipo "P" com outro do ti-
po "N", alguns dos electrões livres aproximam-se da união, cruzam-na e
preenchem outras lacunas no material de tipo "P", próximas dessa zona de
transição (ver Fig. B — II).

 Figura B

Difusão dos portadores maioritários para as zonas minoritárias, na zona de tran-
sição de uma junção PN.

(I) — Esquema de uma junção PN.

(II) — Ocupação das lacunas de tipo "P", pró-
ximas da região de transição, pelos electrões li-
vres da zona de tipo "N".

(III) — Barreira de potencial formada.

Esta deslocação de electrões livres
desenvolvida numa direcção região N/
/região P, é permitida somente a uns


poucos electrões, graças ao processo
de difusão. Contudo, nesta zona de
contacto a densidade de cargas positi-
vas e negativas não é idêntica, donde
se conclui que esta zona é electrica-
mente neutra. Cria-se, por isso, um
campo eléctrico cuja intensidade au-
menta à medida que se eleva o valor
da carga eléctrica daquela zona. Esta
carga constitui uma barreira à passa-
gem dos portadores, já que o campo
eléctrico resultante acaba por atingir
uma intensidade suficiente para se
opor à difusão das correntes de elec-
trões e lacunas e está na origem da
formação da barreira de potencial. No
esquema da Fig. B — III, observa-se
que o iões negativos do material de ti-
po "P" repelem os electrões livres que
entretanto estão a chegar, provenien-
tes do material de tipo "N", impedin-
do-os de se deslocarem para além da
região de transição e preencher novas
lacunas. Os iões positivos de material
de tipo "N" expulsam as lacunas pro-
cedentes do material de tipo "P". Des-
te modo é impossível a difusão e re-
combinação total de electrões livres e
lacunas de ambos os cristais.

O efeito da Barreira de Potencial
equivale a uma bateria imaginária co-
locada entre as metades opostas da
junção. Olhando para o esquema da
Fig. C e tendo em conta o gráfico da
Fig. D, vamos descrever a situação
que permite visualizar melhor a oposi-
ção da barreira de potencial à difusão
dos portadores. Consideremos, por
exemplo, as lacunas. Existindo estas
em maior número na região de tipo
"P", terão a tendência a difundirem-se 
para a região de tipo "N". No entanto,

esta está a um potencial mais elevado, o que, conjugado com o facto das la-

cunas terem carga positiva, impede que estas se desloquem para esta zo-
na (não se esqueça de que as cargas de sinal igual se repelem). Sucede o
mesmo, de forma inversa, com os electrões livres. Deve ter em conta que to-
das as situações até aqui expostas só são aplicáveis para o caso em que a
junção está em equilíbrio, ou seja, não lhe está aplicada qualquer fonte de
tensão externa. 

Fig. C — O efeito da Barreira de Potencial na
junção é equivalente à colocação de uma 
bateria de potencial na região de transição.

Fig D— Gráfico representativo da diferença
de potencial electroestática 
(Barreira de potencial) na zona de contacto.