Semi-condutores

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CENTRO DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA
DEQ0525 – CIENCIA E ENGENHARIA DOS MATERIAIS


Materiais semicondutores e o monocristal de Silício



NATAL-RN
02/04/2012
Sumário
Introdução 3
Semicondutores 4
Silício 6
Conclusão 13
Referências 14

Introdução
A teoria dos orbitais moleculares para moléculas pequenas pode ser estendida para explicar as propriedadesdos sólidos, os quais são um agregado de um número praticamente infinito de átomos. Esta aproximação é notavelmente próspera para a descrição dos metais. Ela pode ser usada para explicar o lustro característico, a boa condutividade elétrica e térmica e a maleabilidade. Todas estas propriedades originam-se da capacidade dos átomos de contribuir para a formação de um “mar” de elétrons comum a todoseles. O lustro e a condutividade elétrica originam-se da mobilidade desses elétrons em resposta ao campo elétrico oscilante de um feixe de luz incidente ou a uma diferença de potencial. A alta condutividade térmica é também uma consequência da mobilidade eletrônica, uma vez que um elétron pode colidir com um átomo que está vibrando, pegar sua energia e transferi-la para outro átomo em outro lugarno sólido. A facilidade com que os metais podem ser mecanicamente deformados é outro aspecto da mobilidade eletrônica, uma vez que o mar de elétrons pode rapidamente reajustar-se à deformação do sólido e continuar a ligar os átomos.
A condução eletrônica também é uma característica dos semicondutores. O critério para distinguir entre um metal e um semicondutor é a dependência de suacondutividade elétrica em relação a temperatura. Geralmente, também se observa que as condutividades dos metais à temperatura ambiente são maiores do que as dos semicondutores.

Semicondutores
A propriedade física característica de um semicondutor é que sua condutividade elétrica aumenta com o aumento da temperatura. À temperatura ambiente, as condutividades típicas dos semicondutores são intermediáriasentre as dos metais e as dos isolantes. A linha divisória entre isolantes e semicondutores se relaciona com o tamanho da separação energética entre as bandas; a condutividade por si só, não é um critério confiável, porque à medida que a temperatura aumenta uma dada substância pode ter valores de condutividade baixos, intermediários e altos. Os valores da separação energética entre as bandas e dacondutividade que são considerados como indicativos de semicondução em vez de um comportamento de isolante dependem da aplicação que está sendo considerada.
a) Semicondutores intrínsecos
Em um semicondutor intrínseco, a separação energética entre as bandas é tão pequena que a energia térmica faz com que alguns elétrons passem para a banda vazia acima. Esta ocupação da banda de condução produzburacos positivos, o equivalente a ausência de elétrons, na banda inferior, fazendo com que o sólido seja um condutor. Geralmente, um semicondutor à temperatura ambiente tem uma condutividade muito menor que um condutor metálico, porque apenas uns poucos elétrons e buracos podem atuar como transportadores de carga. A forte dependência da condutividade em relação ao aumento da temperatura deriva deuma dependência exponencial com a temperatura, do tipo Boltzmann, da população de elétrons na banda superior.
b) Semicondutores extrínsecos
Um semicondutor extrínseco é uma substancia que é um semicondutor devido à presença de impurezas adicionadas intencionalmente. O numero de transportadores de elétrons pode ser aumentado se átomos com mais elétrons do que o elemento original puderem serintroduzidos pelo processo chamado de dopagem. Curiosamente, são necessários baixos níveis de concentração do dopante apenas cerca de um átomo para cada 109 do material hospedeiro, fazendo com que se torne essencial uma pureza muito alta do elemento hospedeiro original.
Essa dopagem pode ser feita por transportadores de carga que têm carga negativa (semicondutividade do tipo n) ou positiva...
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