Questionrio elaborado pelo prof. A. P. Finazzi/UFMT , sobre o texto da Apostila Eletrnica de Potncia - Cap. 1 de J. A. Pomilio, da Pgina 1 a Pgina 46.

Aluno: Carlos Augusto Abade Lusvarghi 2007113020071 De quais fatores depende a passagem de corrente eltrica por um meio condutor?R: Depende da aplicao de um campo eltrico e da existncia de portadores livres (usualmente eltrons) neste meio. 2 Porque o silcio considerado um semicondutor?R: Os semicondutores, como o silcio, tm densidades intermedirias, na faixa de 10^8 a 10^19/cm3, nos condutores e nos isolantes, tais densidades so propriedades dos materiais, enquanto nos semicondutores estas podem ser variadas, seja pela adio de impurezas de outros materiais, seja pela aplicao de campos eltricos em algumas estruturas de semicondutores. 3 - Descreva o que so lacunas em um material semi condutor conduzindo corrente eltrica?R: Lacunas, uma movimentao relativa da carga positiva, isto , algumas das ligaes dos tomos so rompidas (ionizao trmica), produzindo eltrons livres. Os tomos que perdem tais eltrons se tornam positivo. Eventualmente um outro eltron tambm escapa de outra ligao e, atrado pela carga positiva do tomo, preenche a ligao covalente, tal movimentao devida ao deslocamento dos eltrons que saem de suas ligaes covalentes e vo ocupar outras.

4 Desenhe um grfico de como deve variar o logaritmo da densidade de eltron em funo da temperatura, em C. Justifique algebricamente o esboo apresentado.

R: A condutividade dos condutores metlicos diminui com o aumento da temperatura, contrariamente nos semicondutores, esta incrementa. A causa dessa tendncia j foi explicada no item acima pela dependncia do nmero de portadores. A variao da concentrao de eltrons na banda de conduo para um semicondutor tipo-n, com Eg = 2,0 eV, Ed = 1,8 eV e Nd = 1020 doadores/m3.5 O que so semicondutores do tipo N? Neste tipo de condutor, qual a maior presena: a) eltrons ou prtons? b) eltrons ou lacunas? Justifique as respostas.So materiais que no se tem mais o equilbrio entre eltrons e lacunas, passando a existir um nmero maior de eltrons livres nos materiais dopados com elementos da quinta coluna da tabela peridica.

a) O material permanece eletricamente neutro, uma vez que a quantidade total de eltrons e prtons a mesma.

b) No material tipo N, a movimentao do eltron excedente deixa o tomo ionizado, o que o faz capturar outro eltron livre. Neste caso os portadores majoritrios so os eltrons, enquanto os minoritrios so as lacunas.

6 O que so portadores majoritrios nos semicondutores?R: Em semicondutores do tipo N so os eltrons livres. Em semicondutores do tipo P so as lacunas.7 As dopagens das impurezas afetam as propriedades de ionizao trmica de um material semicondutor puro? Justifique a sua resposta.R: No, pois as dopagens das impurezas (10^19/cm3 ou menos), tipicamente so feitas em nveis muito menores que a densidade de tomos do material semicondutor (10^23/cm3), de modo que as propriedades de ionizao trmica no so afetadas.

8 - Neste caso, quem maior, a concentrao de tomos de impurezas ou a densidade de portadores gerados por efeito trmico?R: Verifica-se que a concentrao de tomos de impurezas muitas ordens de grandeza superior densidade de portadores gerados por efeito trmico.9 Descreva o que significa cada varivel citada no texto acima.R:

Ni - densidade intrnseca;

Po => Na, onde Na a densidade de impurezas aceitadoras de eltrons;No => Nd, onde Nd a densidade de impurezas doadoras de eltrons;

10 Porque, especialmente nos semicondutores de potncia, esta no uma boa simplificao? R: Porque quando ocorre um aumento na temperatura do semicondutor, tem-se um aumento no tempo de recombinao do excesso de portadores, o que leva a um aumento nos tempos de comutao dos dispositivos de tipo portadores minoritrios, como o transistor bipolar e os tiristores. Uma vez que este tempo de vida dos portadores afeta significantemente o comportamento dos dispositivos de potncia, a obteno de mtodos que possam control-lo importante. Um dos mtodos que possibilita o ajuste deste tempo a dopagem com ouro, uma vez que este elemento funciona como um centro de recombinao, uma vez que realiza tal operao com grande facilidade. Outro mtodo o da irradiao de eltrons de alta energia, bombardeando a estrutura cristalina de modo a deform-la e, assim, criar centros de recombinao. Este ltimo mtodo tem sido preferido devido sua maior controlabilidade (a energia dos eltrons facilmente controlvel, permitindo estabelecer a que profundidade do cristal se quer realizar as deformaes) e por ser aplicado no final do processo de construo do componente.

11 - a) De quais fatores depende esta mobilidade? R: Varia com o material e do tipo de portador.

b) o mesmo valor tanto para os eltrons como para as lacunas? R: A mobilidade dos eltrons aproximadamente 3 vezes maior do que a das lacunas para o Si em temperatura ambiente.c) Como varia esta mobilidade com a temperatura? R: A mobilidade diminui aproximadamente com o quadrado do aumento da temperatura.12- O que movimentao de portadores por difuso?R: outro fator de movimentao de portadores, quando existem regies adjacentes em que h diferentes concentraes de portadores. O movimento aleatrio dos portadores tende a equalizar sua disperso pelo meio, de modo que tende a haver uma migrao de portadores das regies mais concentradas para as mais dispersas.