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UNIVERSIDADE EDUARDO MONDLANE
FACULDADE DE CIÊNCIASDEPARTAMENTO DE FÍSICA
Física dos Semicondutores e Dispositivos semicondutores
Por: Belarmino MatsinheMaio ,2012
Sequência de Apresentação
- Introdução- Explanação do tema- Considerações finais- Bibliografia consultada
Física dos semicondutores e dispositivos semicondutores
Introdução
o objectivo do tema é descrever em linhas gerais a junção metil-semicondutor, bem como os mecanismos de sua polarização, para tal, a partir de uma pesquisa bibliogra foi possivel sublinhar que:
Física dos semicondutores e dispositivos semicondutores
Introdução
Os dispositivos semicondutores desempenham um papel fundamental
nos sistemas eletrônicos. Além de controlar valores elevados de potência é necessário que haja um bom rendimento destes dispositivos,
Física dos semicondutores e dispositivos semicondutores
Introdução
aumentando a eficiência dos equipamentos para o melhor aproveitamento da energia elétrica. Portanto eh importante o estudo destes dispositivos.assim sendo, explana-se asseguir um destes dispositivos – juncao metil semicondutor.
Física dos semicondutores e dispositivos semicondutores
Junção Metal - Semicondutor
Explanação junções de metal e semicondutor são em geral diodos, chamados diodos schottky, são obtidos pela deposição, por evaporação ou por meios químicos, de uma camada metálica sobre a superfície de um semicondutor.
Fig.1 dispositivo e o símbolo eléctrico usual
Física dos semicondutores e dispositivos semicondutores
Junção Metal - Semicondutor
Explanação O estudo da junção metal-semicondutor pode ser feito através do diagrama de bandas de energia dos sólidos, conforme a fig. 2, mostra o aspecto do diagramade bandas do contato metal e semicondutor ideais.
Fig.2 Diagrama de bandas de energia
Física dos semicondutores e dispositivos semicondutores
Junção Metal - Semicondutor
Explanação A figura mostra que a função trabalho do metal ( ) é maior que a função trabalho do semicondutor ( = (χ + Ec) ou ainda, o nível de Fermi do semicondutor está em um nível mais alto de energia que o nível de Fermi do metal.
Fig.2 Diagrama de bandas de energia
Física dos semicondutores e dispositivos semicondutores
m
s
Junção Metal - Semicondutor
Explanação Fig.2 Diagrama de bandas de energia
Física dos semicondutores e dispositivos semicondutores
Neste caso, antes do contato físico ser estabelecido, os eléctrões do semicondutor estão em um nível de energia mais alto que os eléctrões do metal.
Junção Metal - Semicondutor
Explanação Fig.3 Diagrama de bandas de energia
Física dos semicondutores e dispositivos semicondutores
Quando os materiais são ligados, o sistema busca a situação de equilíbrio, onde os eléctrões do semicondutor e do metal ficam num mesmo nível de energia, igualando os níveis de Fermi dos materiais.
Junção Metal - Semicondutor
Explanação Fig.4 Diagrama de bandas de energia
Física dos semicondutores e dispositivos semicondutores
Quando os materiais são ligados, o sistema busca a situação de equilíbrio, onde os eléctrões do semicondutor e do metal ficam num mesmo nível de energia, igualando os níveis de Fermi dos materiais.
Junção Metal - Semicondutor
Explanação
Nesta região há uma concentração menor de eléctrões do que no substrato, resultando numa inclinação das bandas de energia, de valência e de condução, na região de depleção.
Fig.4 Diagrama de bandas de energia
Física dos semicondutores e dispositivos semicondutores
Junção Metal - Semicondutor
fig5a) semicondutor n Fig.5a) semicondutor p
Física dos semicondutores e dispositivos semicondutores
Junção Metal - Semicondutor
Explanação
quanto maior for a função trabalho do metal, maior será a altura da barreira de potencial do metal para o semicondutor formada, pois os níveis de Fermi dos materiais ficam mais afastados.
Eq. 1 e Eq.2 repectivamente
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MBn
)( Mg
Bp q
E
Junção Metal - Semicondutor
Explanação Fig.6 Diagr. de ∆E p/SC real
Física dos semicondutores e dispositivos semicondutores
No caso da junção metal-semicondutor real, existem estados na superfície do semicondutor e possuem um nivel neutro 𝝓, provenientes de defeitos cristalográficos.
Junção Metal - Semicondutor
Explanação fig.6 Diagr. de ∆E p/SC real e eq.3
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• g• B q• E• φ = −φ
Assim a altura da barreira de potencial é dada pela equação 3, Neste caso o nível de Fermi é fixo no nível φo e a altura da barreira de potencial é independente da função trabalho do metal.
0 q
EgB
POLARIZAÇÃO DA JUNÇÃO METAL SEMICONDUTOR
Explanação fig.7.Polarização direta da junção
Física dos semicondutores e dispositivos semicondutores
Quando uma tensão é aplicada na junção, ocorre uma mudança no valor da altura da barreira de potencial do semicondutor para o metal (Vj).
POLARIZAÇÃO DA JUNÇÃO METAL SEMICONDUTOR
Explanação fig.7.Polarização direta da junção
Física dos semicondutores e dispositivos semicondutores
Para a polarização directa, VJ diminui, aumentando a quantidade de electrões com energia suficiente para passar do semicondutor para o metal.
POLARIZAÇÃO DA JUNÇÃO METAL SEMICONDUTOR
Explanação fig.7.Polarização direta da junção
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a corrente elétrica na junção aumenta rapidamente com a tensão aplicada, devido ao aumento do fluxo de electrões do semicondutor para o metal.
POLARIZAÇÃO DA JUNÇÃO METAL SEMICONDUTOR
Explanação fig.7.Polarização reversa da junção
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Para este caso, a energia necessária para os electrões do semicondutor vencerem a barreira de potencial aumenta e a quantidade de electrões com esta energia diminui.
POLARIZAÇÃO DA JUNÇÃO METAL SEMICONDUTOR
Explanação fig.7.Polarização reversa da junção
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Desta maneira, a quantidade de electrões que fluem do semicondutor para o metal com energiasuficiente para vencer esta barreira de potencial é muito pequena.
POLARIZAÇÃO DA JUNÇÃO METAL SEMICONDUTOR
Explanação fig.7.Polarização reversa da junção
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com o aumento da tensão reversa aplicada na junção ocorre a diminuição da altura da barreira de potencial (φB), aumentando o valor dacorrente reversa.
POLARIZAÇÃO DA JUNÇÃO METAL SEMICONDUTOR
Explanação fig.7.Polarização reversa da junção
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A densidade de estados na superfície do semicondutor e a presença de uma camada semi-isolante de óxido ou outro contaminante na junção,
POLARIZAÇÃO DA JUNÇÃO METAL SEMICONDUTOR
Explanação Eq.4 altura da barreira
Física dos semicondutores e dispositivos semicondutores
entre semicondutor e metal não reagente, (Al, Au e outros), influenciam no valor da altura da barreira de potencial (φB). A altura da barreira de potencial pode ser calculada pela equação.
i
s
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MssMB
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1(
))(1(
1
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Considerações Finais
o objetivo principal deste trabalho foi atingido com o estabelecimento e explanação da sequência de apresentação, confirmando processos teóricos , podemos citar:
1. as junções metil semicondutor são rectificadores.
Física dos semicondutores e dispositivos semicondutores
Considerações Finais
2. durante o processo de oxidação, degrada-se as características retificadoras da junção.
Física dos semicondutores e dispositivos semicondutores
BibliográfiaFísica dos semicondutores e dispositivos semicondutores
BIBLIOGRAFIA CONSULTADA
Livros/Artigos
1. Pablo Rodrigo de Sousa.(2003). Estudo de Processo de fabricão de Diodo Schottky. UEC.Brasil
2. João Campos .(2008).Semicondutores e Nanoestruturas. FCTUC.
BIBLIOGRAFIA CONSULTADA
Livros/Artigos
1. Pablo Rodrigo de Sousa.(2003). Estudo de Processo de fabricão de Diodo Schottky. UEC.Brasil
2. João Campos .(2008).Semicondutores e Nanoestruturas. FCTUC.