Apostila Elo Semicondutores

TEORIA DOS SEMICONDUTORES
1- INTRODUÇÃO
ESTRUTURA ATÔMICA
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Modelo de Bohr => um núcleo de carga positiva rodeado por elétrons em órbita (Fig. 1a).
Quando um elétron descreve uma órbita estável, ele tem exatamente a velocidade certa para que a força centrífuga equilibre a atração nuclear.

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Um átomo isolado de silício (Fig. 1b) possui 14 prótons no núcleo. 4 deles encontram-se na órbita externa ou na órbita de valência. Por essa razão, o silício é chamado tetravalente

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O núcleo e os elétrons internos são chamados âmago do átomo.

Fig. 1 (a) Modelo de Bohr. (b) Átomo de silício.
NÍVEIS DE ENERGIA
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A Física Moderna afirma que somente certas dimensões de órbitas são permitidas.

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Quanto maior a órbita de um elétron, mais alto seu nível de energia ou sua energia potencial com relação ao núcleo.

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Se o átomo for bombardeado com energia externa (calor, luz ou outra radiação), um dos elétrons pode ser levado a um nível de energia mais alto (órbita maior). (estado de excitação).

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Este estado não dura muito porque o elétron energizado logo volta ao seu nível de energia original, devolvendo a energia adquirida na forma de calor, luz ou outra radiação.

Fig. 2 (a) Vista ampliada de um átomo (b) Níveis de energia
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CRISTAIS
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Para um átomo de silício isolado ser quimicamente estável, precisa de oito elétrons na última camada de valência.

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Quando os átomos de silício combinam-se para formar um sólido, eles se arranjam numa configuração ordenada chamada cristal. As forças que mantém os átomos unidos são conhecidas como ligações covalentes (Fig. 3a).

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Os oito elétrons são compartilhados pêlos quatro átomos de volta.

Fig. 3 (a) Ligações covalentes (b) Lacuna
LACUNAS
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Quando a energia externa eleva um elétron de valência para um nível mais alto (órbita maior), o elétron que sai deixa uma vacância na órbita mais externa (Fig. 3b). Chamamos essa vacância lacuna. BANDAS DE ENERGIA
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Quando um átomo de silício estiver isolado, a órbita de um elétron é