Semicondutores – Materiais Tipos N e P

Como o Si (Silício) é o material mais utilizado na fabricação de dispositivos eletrônicos, ambos os materiais do tipo N e do tipo P são formados pela adição de um número predeterminado de átomos de impureza ao material de silício.

No silício, há quatro elétrons na camada mais externa, denominados de elétrons de valência.

Um átomo com quatro elétrons de valência é chamado de átomo tetravalente, um átomo com três elétrons é chamado de átomo trivalente e um átomo com cinco elétrons é chamado de átomo pentavalente. O termo valência é usado para denotar o potencial elétrico (potencial de ionização) necessário para remover qualquer um desses elétrons da estrutura atômica.

Material do tipo N

O material do tipo N é criado a partir da introdução de elementos de impureza que têm cinco elétrons de valência (pentavalentes), tais como antimônio, arsênio e fósforo.

Na ilustração a seguir, repare que há quatro ligações covalentes, porém, um quinto elétron adicional devido ao átomo de impureza, o qual está dissociado de qualquer ligação covalente em especial.

O quinto elétron é o átomo de “impureza” e, portanto, é livre para se mover no material.

Esse elétron remanescente, fracamente ligado ao seu átomo de origem (antimônio), é relativamente livre para se mover dentro do recém-formado material do tipo n, uma vez que o átomo de impureza inserido doou um elétron relativamente “livre” para a estrutura.

Material do tipo P

O material do tipo P é criado a partir da dopagem do cristal puro de silício com átomos de impureza que possuem três elétrons de valência. A dopagem é mais comumente utilizada são: boro, gálio e índio.

No entanto, o número de elétrons é insuficiente para completar as ligações covalentes da treliça recém-formada.

O material do tipo p possui espaços vazios (lacunas) proveniente da dopagem de outro material como o boro e, portanto, aceitará um elétron livre.

O espaço vazio resultante é chamado de lacuna e representado por um círculo pequeno ou um sinal positivo, indicando a ausência de uma carga negativa, pelos quais, aceitará prontamente um elétron livre.

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