JunJunççõesões PNPN

Leitura: Sze + Kasap

EEL6760 – Transporte EletrônicoProf. Carlo Requião da Cunha, Ph.D.

EEL/CTC/UFSC

pp--SiSi

p-Si

Máscara

OxidaOxidaççãoão

SiO2

p-Si

Máscara

SiSi33NN44

Si3N4SiO2

p-Si

Máscara

CorrosãoCorrosão

Si3N4

SiO2

p-Si

Máscara

Si3N4

DifusãoDifusão

Si3N4

SiO2

p-Si

Máscara

Si3N4

n+

CorrosãoCorrosão

Si3N4

SiO2

p-Si

Máscara

Si3N4

n+

SputteringSputtering

Si3N4

SiO2

p-Si

Máscara

n+

JunJunççãoão MetalMetalúúrgicargica

p n

DifusãoDifusão de de CargasCargas

p n

CDJrr

∇−= .

NeutralizaNeutralizaççãoão de de CargasCargas

p n

Zona de Depleção

ExposiExposiççãoão de de ÍÍonsons

p n

DensidadeDensidade de de CargasCargas

p n

x

ρ

-Wp Wn

Na

Nd

Neutralidade:

dnap NWNW =

NeutralidadeNeutralidade de de CargasCargas

x

ρ

-Wp Wn

Na

Nd

⎪⎩

⎪⎨⎧

=+

=

0WWW

NWNW

np

dnap

Wo

da

dp NN

NWW+

= 0

da

an NN

NWW+

= 0

Campo Campo ElEléétricotrico 11

x-Wp Wn

Na

Nd

( )ε

ρ rErr

=⋅∇

( ) ( ) rdrrEr

Wp

rrr∫

−

= ρε1

x-Wp Wn

= ACUMULAÇÃO

ρ

E

Campo Campo ElEléétricotrico 22

x-Wp Wn

Na

Nd

( )ε

ρ rErr

=⋅∇

( ) ( ) rdrrEr

Wp

rrr∫

−

= ρε1

x-Wp Wn

-Eo

εεpand WqNWqNE −=−=0

ρ

E

PotencialPotencial ElEléétricotrico 11

EVr

=∇−

( ) ( ) rdrErVr

Wp

rrr∫

−

−=

x-Wp Wn

-Eo

x-Wp Wn

E

VOutra ACUMULAÇÃO

PotencialPotencial ElEléétricotrico 22

EVr

=∇−

rdW

rErdW

rEVn

p

W

n

o

W p

o rr∫∫ −=

− 0

0

0

x-Wp Wn

-Eo

x-Wp Wn

E

V

Vo ( )nnpp WEWEV 002

10 +=

PotencialPotencial ElEléétricotrico 33

x-Wp Wn

V

Vo

εεpand WqNWqNE −=−=0

( )nnpp WEWEV 002

10 +=

( )220 2 ndpa WNWNqV +=

εda

dp NN

NWW+

= 0

da

an NN

NWW+

= 0

da

da

NNNNqWV

+=

ε20

0

Banda de Banda de ConduConduççãoão

x-Wp Wn

V

Vo

x-Wp Wn

Ec = qV

qVo

( ) TkBenε

ε−

∝

TkqV

p

nTkqV

n

p BB eppe

nn 00

0

0

0

0 ,−−

==

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

0

0

0

00 lnln

n

pB

p

nB

pp

qTk

nn

qTkV

dn

nnn Nninnipninp 2

0

2

02

00 ==→=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= 20 ln

niNN

qTkV daB

ZonaZona de de DepleDepleççãoão

x-Wp Wn

Ec = qV

qVo

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= 20 ln

niNN

qTkV daB

( ) 21

002

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ += V

NNNN

qW

da

daε

( ) 21

01

02

−−

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ +== V

NNNN

qWC

da

daA ε

ε

CorrenteCorrente nana JunJunççãoão

P N

Difusão de n

x-Wp Wn

Ec = qV

q(Vo)

Deriva de n

CorrenteCorrente ReversaReversa

P N

Difusão de n

x-Wp Wn

Ec = qV

q(Vo+VA)

Deriva de n

CorrenteCorrente DiretaDireta

P N

Difusão de n

x-Wp Wn

Ec = qV

q(Vo-VA)

Deriva de n

CorrenteCorrente TotalTotal

P N

V

i

VT ~ 0,7ViS

( )⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡−= 1Tk

qV

SBeIVI Equação de Shockley