Excesso de portadoras em semicondutores:uma análise mais detalhada
Os portadores excedentes em semicondutores são
elétrons e buracos que estão
presentes no material além de suas concentrações de equilíbrio . Isso significa que são transportadores "extras" que normalmente não existem em condições normais.
Aqui está um detalhamento:
Estado normal: *
Semicondutores intrínsecos (como o silício puro ou o germânio) possuem um número equilibrado de elétrons na banda de condução e lacunas na banda de valência, determinado pela temperatura do material. Este é o estado de equilíbrio.
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Semicondutores extrínsecos (dopados com impurezas) apresentam desequilíbrio de elétrons e lacunas devido aos átomos dopantes. No entanto, ainda existe uma concentração de equilíbrio de cada tipo de portador.
O excesso de operadoras entra em jogo: *
Estímulos externos: Quando fontes externas de energia como luz (fótons) ou campo elétrico são aplicadas, elas podem excitar elétrons da banda de valência para a banda de condução, criando pares elétron-buraco. Isso resulta em excesso de elétrons na banda de condução e lacunas na banda de valência.
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Injeção: Em dispositivos como diodos ou transistores, as portadoras são injetadas de uma região para outra, levando a um excesso de portadoras na região receptora.
Pontos principais sobre transportadoras excedentes: *
Vitalício: As transportadoras excedentes têm uma vida útil limitada. Eles eventualmente se recombinam com seu tipo oposto (elétron com buraco) e retornam ao estado de equilíbrio. A vida útil é determinada por fatores como temperatura, concentração de dopagem e defeitos do material.
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Difusão: O excesso de transportadores tende a difundir-se de áreas de maior concentração para áreas de menor concentração. Este processo é crucial em dispositivos semicondutores, pois ajuda a transportar carga e contribui para o fluxo de corrente.
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Importância: O excesso de portadoras é essencial para a funcionalidade de muitos dispositivos semicondutores. Eles são responsáveis por:
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Fluxo atual: Eles atuam como portadores de carga em dispositivos como diodos, transistores e células solares.
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Fotocondutividade: O aumento da condutividade de um semicondutor devido à presença de excesso de portadores gerados pela luz.
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Emissão de luz: Nos diodos emissores de luz (LEDs), a recombinação do excesso de portadoras resulta na emissão de luz.
Em resumo: O excesso de portadores são desequilíbrios temporários nas concentrações de elétrons e buracos em um semicondutor. Eles são gerados por estímulos externos ou injeção e desempenham um papel crucial na operação de vários dispositivos semicondutores. Compreender as portadoras em excesso e seu comportamento é essencial para compreender o funcionamento fundamental da eletrônica de semicondutores.
