Semicondutores

       A formação de um sólido pode considerar-se como resultante de um processo de aproximação dos átomos isolados até à distância interatómica que se observa no sólido final. Num átomo, os estados permitidos para os electrões (orbitais) correspondem a níveis de energia bem definidos (a diferença de energia destes níveis varia de alguns eV, para os níveis mais externos, até alguns keV, para os níveis mais internos). As orbitais atómicas, nos sólidos, desdobram-se em diferentes níveis de energia, muito próximos, designados por bandas de energia. A banda ocupada por electrões da última camada dos átomos – os electrões de valência – designa-se por banda de valência. A banda permitida imediatamente acima é chamada banda de condução. Um condutor é um sólido cuja banda de valência está apenas parcialmente completa ou cuja banda de condução coincide parcialmente com a banda de valência.Quando a largura de banda proibida é pequena, o sólido é um semicondutor.

       Semicondutores usados em electrónica são materiais cristalinos (silício, germânio, gálio) a que são acrescentadas impurezas doadoras ou aceitadoras, após a colocação de impurezas o material semicondutor é classificado como semicondutor tipo N ou tipo P (se o semicondutor contém impurezas que lhe dão electrões excedentes (átomos de elementos do grupo 15, como o fósforo ou o arsénio), portadores negativos, diz-se do tipo n; se tem impurezas que lhe dão lacunas (átomos de elementos do grupo 13, como o gálio ou o índio), portadores positivos, diz-se do tipo p.

          O movimento de um electrão, no interior de um sólido, por acção de um campo eléctrico, pode ser descrito como a ausência de electrões (lacunas) movendo-se em sentido oposto. Pode então falar-se em portadores de carga negativa (electrões) e portadores de carga positiva (lacunas). Se se fornecer energia a um electrão da banda de valência, suficiente para provocar a sua transição para uma banda de energia superior, deixando uma lacuna na banda de valência, este efeito é visto como a criação de um par electrão-lacuna. A criação de pares electrão-lacuna só tem interesse se a vida média destes portadores de carga for suficiente para que o seu efeito seja sentido nas propriedades eléctricas do material. É o que ocorre nos semicondutores.

-Texto policopiado Prof. Maria João Carvalhal

João Primavera