Em um semicondutor intrínseco, a geração de elétrons livres e de lacunas ocorre principalmente devido ao efeito térmico e as concentrações desses dois portadores de carga são iguais, ou seja, para cada elétron livre criado, uma lacuna é automaticamente gerada.
Lacunas são os portadores majoritários num semicondutor tipo-p, • Elétrons de banda de condução constituem os portadores minoritários. Átomos trivalentes também são conhecidos como átomos aceitadores • Cada lacuna que eles fornecem pode aceitar um elétron durante a recombinação.
Buracos em um metal ou semicondutor de rede cristalina podem se mover através da rede como os elétrons podem, e agir de forma semelhante às partículas carga positiva.
As lacunas agem como se fossem cargas positivas: indicadas com o sinal mais. elétrons de valência até a banda de condução.
Nesta situação, os elétrons serão portadores majoritários e as lacunas, portadores minoritários. Como a condução elétrica deste material será feita predominantemente por cargas negativas (elétrons), o mesmo será chamado de material tipo n (de negativo).
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Semicondutores do tipo n
Um semicondutor extrínseco que foi dopado com átomos de doadores de elétrons é chamado de semicondutor do tipo n, porque a maioria dos portadores de carga no cristal são elétrons negativos.
1.4 Cristal N
Quando o processo de dopagem introduz na estrutura cristalina uma quantidade de átomos com mais de quatro elétrons na última camada, como o fósforo (P), pentavalente, forma-se uma nova estrutura cristalina denominada cristal N.
Os elétrons livres se movem aleatoriamente através do cristal e ocasionalmente é atraído e capturado por uma lacuna. Esta nova união entre o elétron livre e a lacuna é chamada de recombinação. Um semicondutor dito intrínseco é aquele composto pelo mesmo átomo, por exemplo, o de silício.
A dopagem é um processo químico no qual átomos estranhos são introduzidos na estrutura cristalina de uma substância. Em um cristal semicondutor a dopagem é geralmente realizada para alterar suas propriedades elétricas.
O silício e o germânio são os semicondutores mais utilizados no mercado.
Em um semicondutor puro (intrínseco), o número da concentração intrínseca de portadores (ni) de elétrons (livres) na camada de condução é igual ao número de lacunas (livres) (isto é elétrons faltantes) na camada de valência.
O processo de dopagem de semicondutores refere-se à adição, ao cristal intrínseco, de pequena quantidade de impureza, com propriedades adequadas, de forma a afetar o comportamento elétrico do semicondutor da maneira desejada.
Os semicondutores não conseguem conduzir corrente elétrica em condições químicas normais. Os átomos dos semicondutores são tetravalentes, ou seja, possuem apenas quatro camadas de valência, o que torna-os elementos não estáveis.
A junção pn é a junção básica dos diodos bem como uma das junções integrantes da grande maioria dos dispositivos semicondutores. A física envolvida no entendimento da junção pn é também fundamental para entender outras junções, bem como, para entender os diferentes dispositivos semicondutores.
Os semicondutores extrínsecos do tipo n são aqueles que possuem impurezas doadoras de elétrons, isto é, as impurezas possuem banda de valência com valores de gap de energia inferiores àquele do material puro, logo, elas são capazes de doar elétrons para a banda de condução.
elétrons livres são portadores majoritários e as lacunas são portadores minoritários. chamados de impurezas aceitadora, será produzido um semicondutor do tipo P (positivo) pelo falta de um elétron nessa estrutura. as lacunas são portadores majoritário e os elétrons livres são portadores minoritários.
A dopagem no diodo é feita pela introdução de elementos dentro de cristais tetravalentes, normalmente feitos de silício e germânio. Dopando esses cristais com elementos trivalentes, obtêm-se átomos com sete elétrons na camada de valência, que necessitam de mais um elétron para a neutralização (cristal P).
Doping - Tipos de Doping - Dopagem Química de Materiais - Como Ocorre a Dopagem em Semicondutores. O carbono, o silício e o germânio (que assim como o silício, também é um semicondutor) possuem uma propriedade única em sua estrutura de elétrons, cada um possui quatro elétrons em sua órbita mais externa.
Tipos de semicondutores
Eles podem ser de condução intrínseca ou condução extrínseca. Na condução intrínseca, os semicondutores recebem energia vinda do calor, luz ou tensão elétrica. Na condução extrínseca, os semicondutores recebem carga negativa por meio da inserção de outros elementos.
Os semicondutores intrínsecos são aqueles nos quais o comportamento elétrico está baseado na estrutura eletrônica inerente do material puro, mas quando as características elétricas são determinadas por átomos de impurezas, o semicondutor é extrínseco.
Os elétrons livres são aqueles que, recebendo energia realizam o salto quântico, ou seja, pulam para outra camada eletrônica. Porém, quando os elétrons já se encontram na camada de valência, a mais externa do átomo, o salto quântico externa, ainda mais, o átomo, ultrapassando a barreira potencial.
Em um semicondutor extrínseco, são esses átomos contaminantes estranhos na estrutura cristalina que fornecem principalmente os portadores de carga que transportam corrente elétrica através do cristal. Em geral, existem dois tipos de átomos contaminantes, resultando em dois tipos de semicondutores extrínsecos.
N: ocorre com a adição de fósforo ou arsênico ao silício. Tanto o arsênico quanto o fósforo possuem cinco elétrons na camada de valência. Ocorrem ligações covalentes entre quatro elétrons e um deles fica livre, ou seja, é o chamado elétron livre, que ganha movimento e gera corrente elétrica.
Corresponde aos elementos químicos que possuem três elétrons na última camada, que se colocados na estrutura do semicondutor, terão três elétrons envolvidos em ligações covalentes (falta um, o que implica na formação de um buraco).
Quando a junção é formada, ocorre uma difusão de elétrons do cristal tipo N ao P e dos buracos (ou lacunas) do cristal tipo P ao N. Portanto, o material do tipo N que era inicialmente neutro, começa a ficar com uma deficiência de elétrons e consequentemente com carga positiva.
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