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FNC0376 - Física Moderna 2 Aula 25
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Dopagem de semicondutoresO processo de dopagem de semicondutores refere-se à adição, ao cristal intrínseco, de pequena quantidade de impureza, com propriedades adequadas, de forma a afetar o comportamento elétrico do semicondutor da maneira desejada. Existem dopantes doadores e receptores, que produzem os semicondutores tipo n e tipo p, respectivamente.
Tipo n – Si dopado com As (que tem valência 5)
Eg ~ 1 eVEd ~ 0,05 eV
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Tipo p – Si dopado com Ga (que tem valência 3)
Eg ~ 1 eVEa ~ 0,07 eV
Fixo!
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Comportamento de EF em semicondutores dopados
Componentes eletrônicos baseados em semicondutoresA possibilidade de controle das características que os semicondutores apresentam em relação à condução elétrica, fazem deles materiais muito utilizados na produção de componentes eletrônicos, tais como diodos, transistores, LEDs, lasers, etc., alguns dos quais veremos a seguir.
T = 0 K ⇒ EF aquiT = 0 K ⇒ EF aqui
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região p junção região n
Junção p-n: diodo
Cuidado com as escalas!
I0 ∝ Nee–∆E/kT
ddp direta Vb:( ) ( )
( )1 /0total
/0
///
−=∴=⇒
⇒= ∆−−∆−
kTeVkTeV
kTeVkTEe
kTeVEe
bb
bb
eIIeII
eeNeN
Cuidado! direção do movimento dos e-!
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Região de depleçãoÍons fixos
Junção p-n: diodo
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Diodo túnel
~ 10-8 m
alta concentração de dopantes
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Curva de um diodo comum
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Absorção e emissão de luz
elétrons
buracos
→•→⊕Banda de condução
Banda de valência
Fóton absorvido
Absorção e emissão de luz por semicondutores são processos análogos àqueles que ocorrem em átomos isolados, com a diferença de que níveis atômicos são substituídos por bandas.
curva IxV de um diodo, deslocada
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Laser de estado sólido
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10
Laser de estado sólido
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Transistor
Potencial de contato entre n e p
Um sinal aplicado à fonte Vb modula a corrente entre o emissor e o coletor, que tem valor muito mais elevado. Assim o transistor funciona como amplificador de sinais.