Semicondutores Tudo que já foi explicado anteriormente é válido, um material semicondutor tem a capacidade de emular o comportamento de um condutor e de um isolante, deve ter o mínimo de impureza possível, não suporta variações... more
Semicondutores Tudo que já foi explicado anteriormente é válido, um material semicondutor tem a capacidade de emular o comportamento de um condutor e de um isolante, deve ter o mínimo de impureza possível, não suporta variações bruscas de aquecimento. Digamos que uma energia é aplicada ao átomo, e com isso o elétron ganha energia, entra em movimento e sai do átomo, gerando um espaço vazio no espaço que ele ocupava. Este espaço vazio tem o comportamento de uma quasipartícula, sendo denominado de buraco eletrônico ou vacância. Neste espaço é gerado uma carga positiva igual à carga do elétron (carga negativa) que estava lá anteriormente, e quando essa carga entra em movimento, também gera corrente elétrica. No momento em que o elétron se movimenta e deixa o buraco eletrônico, o elétron que ficou tende a " tapar " o espaço deixado pelo primeiro, e assim sucessivamente. Ou seja, a corrente elétrica é a contribuição do movimento dos elétrons e dos buracos eletrônicos, principalmente nos semicondutores, porque nesses materiais a quantidade de elétrons é muito menor que nos condutores. O GAP é neste material é < 2eV. Com isso os elétrons são capazes de conduzir eletricidade com pequenas energias (como em células fotovoltaicas de Si), fazendo com que o elétron saia do seu átomo e vá para outro, gerando corrente elétrica. Os tipos de materiais semicondutores são muito variáveis, como diodos, transistores, leds, diacs, triacs, etc. E todos eles são baseados no Arsenieto de Gálio (AsGa), Silício (Si) e Germânio (Ge). A grande variedade de dispositivos se deve ao polimorfismo que estes elementos apresentam, sendo que para gerar esses dispositivos alteramos a relação elétron-vacância, pois naturalmente a quantidade deles são exatamente iguais para gerar estabilidade. A corrente elétrica pode ser de dois tipos: real ou convencional, no qual são opostos matematicamente. Portador de carga – porta a capacidade de gerar corrente elétrica (elétrons e vacâncias). Os elétrons que estão presentes na banda de condução também têm a capacidade de " tapar " os buracos eletrônicos da banda de valência, gerando um processo dinâmico. Como vimos, a carga do buraco eletrônico é igual à carga do elétron que o deixou, só que no sentido oposto, porém, o buraco eletrônico " não existe " , sendo apenas um espaço vazio com carga positiva. Com isso, a relação carga-massa dos elétrons é diferente dos buracos eletrônicos. Assim temos que entender como a rede funciona. Por exemplo, no momento que o elétron se desloca para fora do seu átomo gera o buraco eletrônico carregado positivamente, sendo que o elétron é uma partícula e apresenta massa e velocidade, ou seja, momento. Mas o que seria a massa do buraco eletrônico pois este também apresenta momento? A massa do buraco eletrônico nada mais é que a massa da rede, sendo o conjunto inteiro da célula unitária e dos agrupamentos da célula. Seguindo esse pensamento, o elétron apresenta uma massa muito menor que a dos buracos eletrônicos, assim sua mobilidade é muito maior, fazendo com que tenha mais facilidade de se movimentar e gerar corrente elétrica. É necessária uma pequena voltagem para fazer o elétron se movimentar, enquanto no buraco eletrônico é necessária uma alta voltagem. Por isso, a corrente gerada pelos elétrons é diferente da corrente gerada pelas vacâncias. (). A corrente elétrica medida é a contribuição das vacâncias e dos elétrons. E isso é muito importante porque nos sistemas digitais temos processadores que são baseados nas correntes dos elétrons e outros baseados na corrente dos buracos, tendo densidades de corrente e mobilidade diferentes, gerando chaveamentos e processamentos diferentes.
