Semicondutores e junção PN

Sem entrar muito em detalhes, e com uma linguagem simples, semicondutores é uma gama de materiais elétricos que apresentam tanto isolação, quanto condução, sob determinadas circunstâncias.

Semicondutor intríseco é o elemento químico base para a fabricação do semicondutor usual. Nunca totalmente puro, mas com quantidade relativa de impureza muito baixa, em torno de poucas ppb (parte por bilhão). Os mais usuais são o Silício e o Germânio.

Para produzir um semicondutor usual, dopa-se o semicondutor intríseco com impurezas. Se utilizar uma impureza do tipo P (5 eletrons na camada de valência), o resultado vai ser um lado P. Utilizando impurezas do tipo N (3 eletrons na camada de valência), dá-se o lado N.

No lado P, há lacunas livres (veja a lacuna como a ausência do eletron, deixando um “buraco”). No lado N, há o eletron livre. A junção PN é quando juntamos esse dois lados, P e N.

A junção PN, por si só, é considerada uma chave aberta, pois entre o lado P e N, há uma barreira que os eletrons do lado N têm que vencer para chegar ao lado P. Para tanto, faz-se necessário a polarização dessa junção, para que a barreira seja vencida.

Essa polarização é feita com uma tensão direta nos terminais (lados) da junção PN, atentando para que o potencial maior fique do lado P. Ao atingir um nível tal de tensão, a barreira é quebrada e os eletrons podem correr livre do lado N para o lado P. Diz-se agora que a junção PN conduz, isto é, vira uma chave fechada. Ao retirar a tensão direta de polarização, a barreira da junção PN voltar a ser relevante, e a junção pára de conduzir (chave aberta).

Como, quando em condução, os eletrons ficam livres para ir do lado N ao lado P, faz-se necessário o uso de um elemento para limitar o valor de corrente na junção, senão ela queimará. Usamos então um resistor, que quando a junção conduzir, ele irá segurar o aumento de corrente, impedindo a queima da junção.

Basicamente funciona assim uma única junção PN. Essa junção é o elemento básico de toda a eletrônica semicondutora, e a depender da quantidade de junções, da largura de cada lado P ou N, da disposição, são formados os diversos componentes eletrônicos: diodos, transistores, SCR’s, TRIAC’s, etc.