Dopagem (1)

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<p>A Condutividade elétrica de um semicondutor é influenciada pela presença de</p><p>um pequeno número de átomos de impureza. O Processo de adição de</p><p>quantidades controladas de átomos de impureza a um material é conhecida</p><p>como dopagem. Considere o que acontece quando alguns átomos de fósforo</p><p>substituem átomos de silício em um cristal de silíco. No Si puro, todos os</p><p>orbitais moleculares da banda de valência estão preenchidos e os orbitais</p><p>moleculares da banda de condução estão vazios, conforme a figura a:</p><p>Uma vez que o fósforo tem cinco elétrons de valência, e o silício apenas</p><p>quatro, os elétrons “extras” que acompanham os átomos de fósforos dopantes</p><p>são forçados a ocupar a banda de condução [Figura B]. O material dopado é</p><p>chamado de semicondutor do tipo n; n significa que o número de cargas</p><p>negativas presentes na banda de condução aumentou. Esses elétrons extras</p><p>podem se mover com facilidade na banda de condução. Assim, a adição de</p><p>apenas algumas partes por milhão (ppm) de fósforo ao silício pode aumentar a</p><p>condutividade intrínseca do silício em um fator de um milhão.</p><p>A Dramática mudança na condutividade em resposta á adição de uma pequena</p><p>quantidade de um dopante significa que é preciso estar atento á presença de</p><p>impurezas em semicondutores. A indústria de semicondutores utiliza “nove</p><p>noves” de silício para fazer circuitos integrados. Isso significa que o Si deve ser</p><p>99,999999999% puro para que tenha alguma utilidade tecnológica. A dopagem</p><p>possibilita a monitoração da condutividade elétrica mediante o controle preciso</p><p>do tipo e da concentração de dopantes.</p><p>Também é possível dopar semicondutores com átomos com menos elétrons de</p><p>valência do que o material hospedeiro. Considere o que acontece quando</p><p>alguns átomos de alumínio substituem átomos de silício em um cristal de</p><p>silício. O alumínio tem apenas 3 elétrons de valência, e o silício, 4. Assim,</p><p>surgem espaços sem elétrons, conhecidos como buracos ou lacunas, na banda</p><p>de valência quando o silício é dopado com alumio [Figura c]. Uma vez que a</p><p>espécie de carga negativa não está presente, pode-se considerar que o buraco</p><p>tem uma carga positiva. Qualquer elétron adjacente que pula para o buraco,</p><p>deixa para trás um novo buraco. Assim, o buraco positivo se move pela</p><p>estrutura como uma partícula. Um material como esse é chamado de</p><p>semicondutor do tipo p; ou seja, p significa que o número de buracos positivos</p><p>no material aumentou.</p><p>Assim como acontece com a condutividade do tipo n, bastam algumas partes</p><p>por milhão de dopante do tipo p para levar a um aumento de milhões de vezes</p><p>na condutividade. Porém, nesse caso, os buracos na banda de valência são</p><p>responsáveis pela condução da Figura c.</p><p>A junção de um semicondutor do tipo n com um semicondutor do tipo p</p><p>constitui a base para diodos, transistores, células solares e outros dispositivos.</p>