Vídeo: Conceptual Understanding of Semiconductor Basics: Holes, Doping, and P-N Junctions 2025
Os diodos e transistores são feitos de semicondutores, como silício e germânio. Os semicondutores puros não conduzirão corrente elétrica, mas se você dope um semicondutor adicionando certos tipos de impurezas, conhecidos como dopants , você altera as características elétricas do semicondutor e será conduza quando uma tensão é aplicada no mesmo caminho.
Os átomos de um semicondutor puro, como o silício, são mantidos unidos por fortes ligações covalentes em uma estrutura cristalina tridimensional. Cada átomo de silício compartilha seus 8 elétrons de valência (externos) com átomos vizinhos. Ao doping um material semicondutor puro, você alterou seus títulos e liberta os carregadores de carga .
Dopantes não são dopes; Eles tentam se arrasar como um dos átomos do cristal, tentando se unir aos outros átomos, mas são apenas diferentes o suficiente para mexer um pouco. Por exemplo, um átomo de arsênico tem mais um elétron externo do que um átomo de silício. Quando você adiciona uma pequena quantidade de arsênico a um monte de átomos de silício, cada átomo de arsênico se aproxima, ligando-se aos átomos de silício, mas deixando seu elétron extra circulando através do cristal. Mesmo que o material dopado seja eletricamente neutro, ele agora contém um monte de elétrons livres vagando sem rumo, tornando-o muito mais condutor. Ao doping o silício, você muda suas propriedades elétricas: Onde quer que o dopante seja adicionado, o silício torna-se mais condutor.
Outra maneira de semicondutores de droga é usar materiais como o boro, em que cada átomo possui um menos elétron de valência do que um átomo de silício. Para cada átomo de boro que você adiciona a um cristal de silício, você obtém o que é conhecido como furo na estrutura cristalina onde um elétron externo deve ser. Sempre que houver um buraco na estrutura, o vínculo que mantém os átomos juntos é tão forte, ele roubará um elétron de outro átomo para preencher o buraco, deixando um buraco em outro lugar, que então é preenchido por outro elétron, e assim por diante.
Você pode pensar neste processo como o buraco movendo-se dentro do cristal. (Bem, os elétrons estão se movendo, mas parece que a posição do buraco se move.) Como cada furo representa um elétron que falta, o movimento dos furos tem o mesmo efeito que um fluxo de cargas positivas.
As impurezas que liberam elétrons (cargas negativas) para se mover através de um semicondutor são chamadas dopantes de doadores , e o semicondutor dopado é conhecido como semicondutor de tipo N . O arsênico é um dopante de doador típico.
As impurezas (como o boro) que liberam buracos (como cargas positivas) para se mover através de um semicondutor são chamados dopantes aceitantes , e o semicondutor dopado é conhecido como P- tipo semicondutor . O boro é um dopante aceitável típico.
Se você aplicar uma fonte de tensão através de um semicondutor de tipo N ou de tipo P, o semicondutor dopado atua como um condutor e permite que a corrente flua. Mas se você combinar um semicondutor de tipo N e tipo P, a corrente flui em apenas uma direção através da junção pn - e somente em determinadas condições de voltagem. Ao criar diferentes combinações de tipos P e N-tipos, você cria diferentes tipos de diodos e transistores.
