aulaEN002 - eletronica24h
Menu principal:
aulaEN002
Educacional > Cursos > Eletronica Basica 1
Eletrônica Básica 1
Aula 02: Semicondutor Extrínseco
Referencias
Aula 02: Semicondutor Extrínseco
Referencias
MALVINO, Albert. Eletronica V1
ALBUQUERQUE, R.O. ; PINTO, L. F. Eletronica Analogica. V2. São Paulo: Fundação Pe. Anchieta
SEDRA, A. Microeletronica
SEDRA, A. Microeletronica
Prof Me. Romulo Oliveira Albuquerque
1. Semicondutores extrínsecos
O semicondutor visto anteriormente tem como principal característica o fato da concentração (numero de portadores por cm3) de elétrons livres ser igual à de lacunas e o seu número ser altamente depende da temperatura. Um semicondutor extrínseco terá algumas de suas características elétricas (como por exemplo a condutividade) alterada se forem adicionadas impurezas com níveis de concentração adequados.
1.1. Semicondutor tipo N
O semicondutor tipo N é obtido adicionando-se quantidades controladas de impurezas pentavalente ao material puro (semicondutor intrínseco). Por exemplo adicionando-se o fósforo (P) o qual é pentavalente (5 elétrons na camada de valência), o mesmo substituirá um átomo de semicondutor (Ge ou Si) no cristal. Quatro dos seus elétrons serão compartilhados com quatro átomos vizinhos de Si enquanto o quinto elétron poderá se tornar livre em temperaturas muito baixas sem que seja gerado lacuna, Figura 1.
Figura 1 - ( a ) Átomo de fósforo ligado a quatro átomos de Si ( b ) O quinto elétron livre, gera um íon preso à estrutura cristalina, sem gerar lacuna
Como a energia de ligação desse quinto eletron é muito pequena, então, primeiramenteele fica livre depois ligações covalentes são quebradas gerando os pares eletron-lacuna.
Desta forma inicialmente só existirão elétrons livres como portadores de carga, por isso o material é chamado de N e a impureza de doadora. Aumentando-se mais ainda a temperatura será atingida uma temperatura para a qual serão gerados os pares elétron-lacuna. Os elétrons livres são chamados de portadores majoritários enquanto as lacunas são chamadas de portadores minoritários.
Como a concentração de átomos da impureza por cm3, ND, varia de ND=1015 a 1017 e a concentração intrinseca é da ordem de 2,5x103cm-3 para o Ge e 1,5x1010cm-3 para o Si a temperatura ambiente de 27ºC. o numero de eletrons livres será praticamente igual a ND., isto é, o numero de eletrons livres é praticamente igual ao numero de atomos da impureza doadora.
Não esqueça: os portadores minoritarios, lacunas neste caso, são gerados termicamente!!!!
1.2. Semicondutor tipo P
O semicondutor tipo P é obtido adicionando-se quantidades controladas de impurezas trivalente ao material puro (semicondutor intrínseco). Um exemplo deste tipo de impureza é o boro (B). Como o boro é trivalente os seus três elétrons de valencia serão compartilhados com quatro átomos de Si, porém uma das ligações não será completada. Em temperaturas extremamente baixas o material é isolante. Quando a temperatura aumentar, será atingida uma temperatura (temperatura de ionização, ti) que provocará o deslocamento de um elétron de valência de um átomo vizinho para ocupar aquela vaga fazendo aparecer uma lacuna sem que eletron livre seja gerado, figura 2a.
( a ) ( b )
Figura 2 - ( a ) Material tipo P a uma tempretatura muito baixa ( b ) Geração de lacuna sem geração de eltron livre