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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.