estruturas

Impurezas

Conforme já dito, a capacidade de um átomo de se combinar com outros depende do número de elétrons de valência. A combinação só é possível quando este é menor que 8. Elementos com 8 elétrons de valência não se combinam. São estáveis e inertes.

Considera-se agora o silício, que é o semicondutor mais usado, dispondo de 4 elétrons de valência.

Figura 01
No estado puro, cada par de elétrons de átomos distintos forma a chamadaligação covalente, de modo que cada átomo fica no estado mais estável, isto é, com 8 elétrons na camada externa.

O resultado é uma estrutura cristalina homogênea conforme Figura 01. Na realidade é tridimensional. Está assim mostrada por questão de simplicidade.

Até agora, nada de novo. O material continua um semicondutor. Entretanto, quando certas substâncias, denominadas impurezas, são adicionadas, as propriedades elétricas são radicalmente modificadas.

Se um elemento como o antimônio, que tem 5 elétrons de valência, for adicionado e alguns átomos deste substituírem o silício na estrutura cristalina, 4 dos 5 elétrons irão se comportar como se fossem os de valência do silício e o excedente será liberado para o nível de condução (Figura 02).

Figura 02
O cristal irá conduzir e, devido à carga negativa dos portadores (elétrons), é denominado semicondutor tipo n.

Notar que o material continua eletricamente neutro, pois os átomos têm o mesmo número de prótons e elétrons. Apenas a distribuição de cargas muda, de forma a permitir a condução.

Agora a situação inversa conforme Figura 03: uma impureza com 3 elétrons de valência (alumínio, por exemplo) é adicionada.

Figura 03
Alguns átomos de silício irão transferir um elétron de valência para completar a falta no átomo da impureza, criando um buraco positivamente carregado no nível de valência e o cristal será um semicondutor tipo p, devido à carga positiva dos portadores (buracos).

Junção PN (diodo de junção)

Se um semicondutor tipo P é posto