Em um diodo de junção pn, a corrente de deriva refere-se ao fluxo de portadores de carga (elétrons e lacunas) devido a um campo elétrico aplicado. Este fenômeno é resultado do movimento dos portadores causado pela força exercida sobre eles pelo campo elétrico dentro do material semicondutor do diodo. Para entender o motivo da corrente de deriva, vamos explorar os principais conceitos envolvidos:
1. Formação de uma junção p-n:
a. Doping:
- Uma junção p-n é formada pela combinação de um semicondutor do tipo p (deficiente em elétrons, com buracos carregados positivamente) e um semicondutor do tipo n (rico em elétrons, com elétrons carregados negativamente).
- O doping envolve a introdução intencional de impurezas para criar regiões de portadores de carga excessiva (tipo p) e portadores de carga deficitária (tipo n).
b. Região de esgotamento:
- Na interface das regiões p e n, forma-se uma região de depleção.
- A região de depleção é inicialmente desprovida de portadores de carga livre, criando um campo elétrico devido aos átomos dopantes ionizados (íons carregados) em ambos os lados.
2. Corrente de deriva e campo elétrico:
a. Tensão Aplicada:
- Quando uma tensão externa (polarização) é aplicada através da junção pn, ela cria um campo elétrico dentro da região de depleção.
- O campo elétrico exerce uma força sobre os portadores de carga, fazendo com que eles se movam.
b. Direção da corrente de deriva:
- Em um diodo de junção p-n, o campo elétrico dentro da região de depleção empurra elétrons da região do tipo n em direção à região do tipo p e buracos da região do tipo p em direção à região do tipo n.
- A corrente resultante devido ao movimento dos portadores de carga é chamada de corrente de deriva.
3. Razões para a corrente de desvio:
a. Movimento do transportador de carga:
- Na ausência de um campo elétrico externo, os portadores de carga na região de depleção ficam essencialmente imóveis devido ao campo elétrico incorporado causado pelos átomos dopantes ionizados.
- A aplicação de uma tensão externa perturba esse equilíbrio, levando ao movimento dos portadores.
b. Força Exercida por Campo Elétrico:
- O campo elétrico estabelecido pela tensão aplicada exerce uma força sobre os portadores de carga, fazendo com que eles se movam na direção do campo.
- Os elétrons se movem em direção à região do tipo p com polarização positiva, enquanto os buracos se movem em direção à região do tipo n com polarização negativa.
c. Velocidade de deriva:
- Os portadores experimentam uma velocidade de deriva sob a influência do campo elétrico.
- A velocidade de deriva é proporcional à intensidade do campo elétrico aplicado e à mobilidade do portador, que é uma propriedade do material que determina a facilidade com que os portadores se movem em resposta a um campo elétrico.
4. Equação da Corrente de Deriva:
a. Representação Matemática:
- A corrente de desvio (I_d) em um dispositivo semicondutor, incluindo um diodo de junção p-n, pode ser representada matematicamente usando a equação: ��=�⋅�⋅�⋅��⋅��+�⋅�⋅�⋅� �⋅��Id=q⋅n⋅A⋅μn⋅En+q⋅p⋅A⋅μp⋅Ep
- Onde:
- �q é a carga de um elétron,
- �n e �p são as concentrações de elétrons e buracos,
- �A é a área da seção transversal,
- ��μn e ��μp são as mobilidades de elétrons e buracos,
- ��En e ��Ep são as intensidades do campo elétrico para elétrons e buracos.
5. Efeitos da corrente de deriva:
a. Viés direto e reverso:
- Na polarização direta, a tensão externa auxilia o movimento das portadoras majoritárias através da junção, aumentando a corrente de desvio.
- Na polarização reversa, o campo elétrico se opõe ao movimento da portadora majoritária, resultando em uma corrente de deriva reduzida.
b. Contribuição para a corrente geral:
- A corrente de desvio contribui para o fluxo geral de corrente em um diodo de junção p-n, juntamente com a corrente de difusão (devido aos gradientes de concentração de portadores) quando o diodo é polarizado diretamente.
Conclusão:
Concluindo, a corrente de deriva em um diodo de junção pn é o resultado de portadores de carga (elétrons e lacunas) experimentando uma velocidade de deriva em resposta a um campo elétrico aplicado. O campo elétrico, criado por uma tensão externa, perturba o equilíbrio dentro da região de depleção e induz o movimento dos portadores. Compreender a corrente de desvio é essencial para analisar o comportamento dos diodos de junção pn sob diferentes condições de polarização e para projetar dispositivos eletrônicos baseados em princípios de semicondutores.
