Dopagem de semicondutores

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Dopagem de semicondutores
O processo de dopagem de semicondutores consiste na adição de impurezas, em pequena quantidade, no cristal puro para alterar sua rede cristalina gerando lacunas ou excesso de elétrons. Utilizemos silício como exemplo para formar a rede cristalina, pois seus cristais puros são os mais economicamente viáveis para a comercialização. Cada átomo de silício faz 4 ligações com outros átomos de silício ao seu redor, formando uma rede cristalina pura. São adicionados átomos, que representam essas impurezas, de forma adequada para controlar as propriedades do semicondutor a ser produzido. Existem dois tipos de fazer essa dopagem. São elas:
Dopagem tipo N
Quando o átomo que é utilizado para dopar a rede cristalina de silício puro é de uma família com elétrons a mais de valência, como um átomo da família 5A. Com isso, 4 dos elétrons de valência desse átomo restituem as ligações que um átomo de silício faria na rede e o elétron que não participa da ligação da rede fica “livre”. Para cada átomo dopante da família 5A, 1 elétron fica “livre”. Com isso, constitui-se o “mar de elétrons”, responsável para a condutividade elétrica.
Figura 1.43: Dopagem tipo N, com um elétron livre
Dopagem tipo P
Quando o átomo que é utilizado para dopar a rede cristalina de silício puro é de uma família com elétrons a menos de valência, como um átomo da família 3A. Com isso, os 3 elétrons de valência desse átomo conseguem refazer apenas 3 das 4 ligações que um átomo de silício faria na rede. Com isso, a não restituição da 4 ligação representa a formação de uma lacuna. Para cada átomo dopante, há a formação de uma lacuna. Dessa vez, o elétron que fica “livre” provém do átomo de silício, que fez apenas 3 das 4 ligações possíveis. Com isso, para cada átomo dopante da família 3A, 1 átomo de silício contribui com 1 elétron para o “mar de elétrons”, responsável para a condutividade elétrica.
Figura 1.44: Dopagem tipo P. A lacuna é representada na figura pela ausência do elétron
	No caso do arsênio, o semicondutor dopado é o arseneto de gálio (GaAs), no qual há a interação entre átomos da família 3A com átomos da família 5A, onde o arsênio é o átomo dopante. Com isso, a rede cristalina de gálio é restituída e ainda sobram 2 elétrons “livres”. Portanto, para cada átomo de arsênio dopante, 2 elétrons passam a contribuir para o “mar de elétrons”.