O conceito de semicondutor intrínseco está relacionado ao cristal que, não-intencionalmente, possui não mais de um átomo de elemento químico estranho para cada um bilhão de átomos do material escolhido. O teor de impureza, neste caso, é chamado 1 ppb, ou uma parte por bilhão.
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.
Em um cristal semicondutor a dopagem é geralmente realizada para alterar suas propriedades elétricas.
Tipo N - Na dopagem tipo N, o fósforo ou o arsênico é adicionado ao silício em pequenas quantidades. O fósforo e o arsênico possuem cinco elétrons externos cada um, de forma que ficam fora de posição quando entram no reticulado de silício. O quinto elétron não tem a que se ligar, ganhando liberdade de movimento.
Átomos pentavalentes são chamados átomos doadores • Exemplos de impurezas doadoras: arsênio, o antimônio e o fósforo. Cada átomo trivalente está cercado por quatro vizinhos • Sete elétrons se encontrarão nas suas órbitas de valência. – Aparece uma lacuna em cada átomo trivalente.
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Que tem capacidade de se combinar com três átomos de hidrogénio. Que tem três valências.
Como o B possui apenas 3 elétrons na camada de valência, falta um elétron para completar a ligação com um dos átomos de Si. Este “buraco” resultante é chamado de lacuna, e corresponde à ausência de um elétron esperado na ligação covalente -> semicondutor está dopado positivamente, e é chamado de semicondutor do tipo P.
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.
N: ocorre com a adição de fósforo ou arsênico ao silício. Tanto o arsênico quanto o fósforo possuem cinco elétrons na camada de valência.
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).
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.
Um semicondutor extrínseco , ou semicondutor dopado , é um semicondutor que foi dopado intencionalmente com o objetivo de modular suas propriedades elétricas, ópticas e estruturais.
Já a condutividade elétrica dos materiais semicondutores varia de acordo com as condições ambientais ou de estado elétrico. A condutividade dos semicondutores pode ser modificada por meio da variação da temperatura ou pelo processo de dopagem, que consiste na adição de uma substância diferente do silício.
São aqueles que estão numa situação intermediária, ou seja, em determinada situação são isolantes e em outra são condutores. Esses materiais são classificados como semicondutores. O silício e o germânio são os semicondutores mais utilizados no mercado.
A região em torno da junção onde se encontram esses íons é chamada de camada de depleção. A passagem de elétrons do lado N para o lado P e de lacunas no sentido contrário é chamada de difusão através da junção. ... Diz-se então que está se formando uma barreira contra a difusão de elétrons e lacunas através da junção.
As lacunas agem como se fossem cargas positivas: indicadas com o sinal mais. elétrons de valência até a banda de condução.
Os diodos de germânio são melhor usados em circuitos de baixa potência. ... Os diodos de silício são excelentes para uso geral e podem ser usados em praticamente todos circuitos elétricos em que um diodo é necessário. Eles são mais duráveis que os diodos de germânio e muito mais fáceis de se obter.
Logo após a formação da junção pn, alguns elétrons livres se difundem do semicondutor tipo n para o semicondutor tipo p. O mesmo processo ocorre com algumas lacunas existentes no semicondutor tipo p que difundem para o semicondutor tipo n.
Tipo N – São adicionados ao silício átomos de fósforo ou arsênio. Esses elementos possuem cinco elétrons na sua camada de valência, porém, ao serem acrescentados à rede cristalina do silício, não é possível que todos esses elétrons estabeleçam ligações.
Estes tipos de materiais (tipo P) são caracterizados pela grande falta de elétrons, ou seja, pelo número excessivo de lacunas. Neste caso, as lacunas são chamadas de portadores majoritários e os elétrons de portadores minoritários.
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.
Se um átomo perder um ou mais elétrons da sua camada mais externa, o número de prótons supera o número de elétrons e o átomo passa a conter uma carga elétrica efetiva positiva. Nessas condições, o átomo é chamado de íon positivo.
O silício e o germânio são átomos tetravalentes, pois possuem quatro elétrons na camada de valência.
Ligações do carbono: O carbono, sendo tetravalente, pode realizar quatro ligações, com quatro outros átomos, ou ligações duplas e triplas, até que se complete a valência.
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