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Semicondutores: Conceitos gerais As propriedades eletrônicas dos materiais sólidos são usualmente descritas baseando-se no modelo de bandas, o qual declara que no estado sólido os orbitais dos átomos estão espaçados por uma pequena distância de modo a formar bandas contínuas de energia, e não mais níveis de energia. Modelo de Bandas Este descreve ainda que, os orbitais preenchidos mais externos formam uma banda conhecida como banda de valência (Ev), enquanto seus antiorbitais vazios formam uma outra banda conhecida como banda de condução (Ec). De um modo geral, estas bandas são separadas por uma região denominada como uma banda proibida (banda gap - EbG), a qual usualmente tem sua energia descrita em unidades de elétronvolts (eV). A magnitude desta última governa as propriedades elétricas e ópticas dos materiais sólidos. Por exemplo, quando a energia da banda proibida for muito pequena, isto é, EbG 3.0 eV), de modo que os elétrons ocupem apenas esta- 18
dos preenchidos, o material não apresentará propriedades condutoras e logo não respon- derá a nenhum campo elétrico. Agora, casos as bandas de valência e condução do sólido apresentem-se separadas por uma energia de banda gap entre 0.6 e 2.9 eV, a primeira delas não estará totalmente preenchida e do mesmo modo a banda de condução não estará totalmente vazia. Isto ocorre pois, elétrons podem através de excitação térmica deixar a banda de valência e ocupar assim estados de energia na banda de condução. Esta excitação dos elétrons a partir da banda de valência gera nesta vacâncias, também denominadas como lacunas que podem se mover através desta banda devido ao rearranjo dos elétrons nesta. Estes elétrons excitados (livres) e as lacunas, as quais são carregadas positivamente vivem em equilíbrio dinâmico, podendo assim serem aniquilados por recombinação. Usualmente, estes são também chamados de portadores de carga. Naturalmente, os dois únicos elemen- tos que em seu estado puro são semicondutores, sãooSi(EbG=1,1 eV) e o Ge (EbG=0,7 eV). Em seu estado puro, estes são denominados como semicondutores intrínsecos, pois na maioria dos casos os elétrons só podem deixar a banda de valência e ocupar a banda de condução através de excitação térmica 23 . Dopagem Este processo de excitação pode também ser facilitado pela introdução de impurezas (dopantes) consideradas aceitadoras ou doadoras junto a rede cristalina de um destes semicondutores, formando desta forma um semicondutor do tipo extrínseco. Desta maneira, impurezas ou dopantes pertencentes a família VA da tabela periódica comportam-se, quando substituídos junto a rede cristalina do semicondutor, como doadores de elétrons, 19
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5. TRABALHOS FUTUROS • Como etapa
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Referências Bibliográficas [1] B.
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[14] K. D. Wise, J. B. Angell, A. S
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[77] T. Fujimoto, S. Terauchi, H. U
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[92] A. Poghossian, M. H. Abouzar,
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