Eletrônica Fundamentos: Junções PN - manequins

Por si só, os semicondutores de tipo P (carregado positivamente) e de tipo N (carregado negativamente) são apenas condutores. Mas se você os juntar em um circuito eletrônico, você cria uma junção pn e uma coisa interessante e muito útil acontece: a corrente pode fluir através da junção pn , mas apenas em uma direção.

Se você colocar tensão positiva no lado p da junção e tensão negativa no lado n, a corrente flui através da junção. Mas se você inverte a tensão, colocando tensão negativa no lado p e tensão positiva no lado n, a corrente não flui.

Imagine um portão de torneira, como os portões que você deve passar para entrar em um estádio de baseball ou em uma estação de metrô: você pode caminhar pelo portão em uma direção, mas não na outra. Isso é essencialmente o que faz uma junção p-n. Ele permite que a corrente flua de um jeito, mas não o outro.

Para entender por que as junções p-n permitem que a corrente flua em apenas uma direção, você deve primeiro entender o que acontece exatamente no limite entre o material do tipo p e o material do tipo n. Como as taxas opostas se atraem, os elétrons extras no lado do n-tipo da junção são atraídos para os orifícios do lado do tipo p. Então eles começam a se dirigir para o outro lado.

Quando um elétron deixa o lado do tipo n para preencher um orifício no lado do tipo p, um orifício é deixado no lado do tipo n onde o elétron era. Assim, é como se o elétron e os locais de troca de furos. O limite de uma junção p-n acaba sendo preenchido por desertores: elétrons e furos cruzaram o limite e agora estão no lado errado da junção.

Esta região que é ocupada por elétrons e furos que se cruzaram é chamada zona de depleção . Como um lado da zona de depleção possui elétrons (cargas negativas) e o outro lado tem furos (cargas positivas), existe uma tensão entre as duas arestas da zona de depleção.

Esta tensão tem um efeito interessante sobre os desertores: acena para que eles se voltem e voltem para casa. Em outras palavras, os buracos que saltaram para o lado negativo da junção atraem os elétrons que saltaram para o lado positivo.

Imagine o que é ser um elétron que saltou sobre o limite e no lado do lado p da junção. Sendo carregado negativamente, você se sente atraído por se mover mais para o lado p pelos buracos carregados positivamente que você vê à sua frente.

Mas você também é atraído pelos buracos carregados positivamente que agora estão atrás de você - o mesmo buraco que você trocou de lugares agora exerce uma atração sobre você que o desencoraja de ir mais longe.

Não foi possível fazer a sua opinião, você decide ficar apenas. Isso é exatamente o que acontece com os elétrons e os buracos que cruzaram para o outro lado. A zona de depleção torna-se estável - um estado chamado equilíbrio .

Agora considere o que acontece quando o equilíbrio é perturbado por uma tensão colocada através da junção p-n. O efeito depende de qual direção a tensão é aplicada, da seguinte forma:

• Se você aplicar tensão positiva ao lado do tipo p e tensão negativa para o lado do tipo n, a zona de depleção é empurrada dos dois lados em direção ao centro, tornando-o menor. Os elétrons no lado do n-tipo da junção são pressionados pela tensão em direção à zona de depleção e, eventualmente, o colapsam completamente. Quando isso acontece, a junção p-n torna-se um condutor e a corrente flui.

• Quando a tensão é aplicada na direção inversa, a zona de depleção é puxada de ambos os lados da junção, e assim ela se expande. Quanto maior, mais um isolador é a junção p-n. Assim, quando a tensão é aplicada na direção inversa, a corrente não flui através da junção.