DISPOSITIVOS SEMICONDUTORES E CIRCUITOS ELETRÔNICOS

Esta obra foi elaborada para um curso introdutório de Dispositivos Semicondutores e Circuitos Eletrônicos para estudantes de Engenharia Elétrica. Apresentamos, de forma sintética e simplificada, os materiais semicondutores e o conceito de bandas de energia, o silício dopado (N e P), os portadores de carga (elétrons e lacunas) e a função de Fermi-Dirac. A concentração de portadores, os conceitos de mobilidade e resistividade e os mecanismos de transporte de portadores são também apresentados. O modelo de uma junção PN abrupta é desenvolvido. O cálculo de seus diversos parâmetros, como: campo elétrico, potencial de built-in, região de depleção, fluxo de correntes de elétrons e de lacunas e tensão de ruptura é desenvolvido. Após uma sintética apresentação dos conceitos básicos da junção PN, o diodo semicondutor e suas principais características, em polarização direta e reversa, são discutidos. Apresentamos modelos simplificados do diodo e sua utilização em circuitos simples. O diodo zener é discutido, com exemplos de sua aplicação. Os três Capítulos a seguir são dedicados à análise e discussão dos transistores bipolares, JFET e MOS. São apresentados os princípios de funcionamento e as equações características de cada um dos dispositivos. Para os transistores bipolares, é apresentado o modelo de Ebers-Moll, para que o estudante possa calcular todas as correntes e tensões no transistor bipolar, mesmo quando em saturação. O modelo de pequenos sinais ac (modelo π-híbrido) é deduzido e apresentado para cada um dos transistores, junto com os cálculos dos valores das respectivas transcondutâncias gm e das impedâncias nos modelos. No último Capítulo o leitor é apresentado, de forma simplificada, aos dispositivos optoeletrônicos. O efeito fotocondutor e sua aplicação em dispositivos como o LDR, fotodiodo, fototransistor e células solares, bem como o efeito de eletroluminescência, em diodos emissores de luz, são discutidos.