Pesquise e encontre outra explicação para fluxo de lacunas versus fluxo de elétrons. Utilizando ambas as explicaçöes, descreva com suas próprias palavras o processo da condução de lacunas.
Passo 1
O enunciado pede para pesquisar duas explicações distintas sobre o fluxo de lacunas versus o fluxo de elétrons e, usando essas duas visões, descrever com minhas próprias palavras como ocorre a condução de lacunas em semicondutores. O conteúdo envolve transporte de carga em semicondutores, conceitos de banda de valência, banda de condução e a representação das lacunas como cargas positivas efetivas.
Passo 2
A primeira explicação apoia-se na teoria de bandas dos semicondutores. Nela, um elétron na banda de valência ganha energia suficiente (por exemplo, térmica) e salta para a banda de condução, deixando um “vão” na banda de valência. Esse vão (a lacuna) se comporta como se fosse uma partícula com carga efetiva
. Quando um campo elétrico aplica-se ao cristal, elétrons livres na banda de condução se movem no sentido oposto ao campo, enquanto elétrons que ocupam posições vizinhas à lacuna podem preencher esse vão, transferindo a lacuna para outra posição. Assim, o que realmente se desloca não é uma partícula material, mas o vazio, que aparece como uma carga positiva movendo-se na mesma direção do campo.
Passo 3
A segunda explicação usa uma analogia com cadeiras vazias num cinema. Imagine uma fileira de cadeiras em que todas estão ocupadas, exceto uma. Quando a pessoa à esquerda dessa cadeira vazia se levanta e senta nela, o “vazio” se desloca para a posição em que ela estava. Se várias pessoas repetirem esse movimento, a cadeira vazia parece viajar pela fileira, mesmo sem ninguém se deslocar grandes distâncias. No semicondutor, cada “pessoa” é um elétron e cada “cadeira vazia” é uma lacuna. O efeito líquido é que a lacuna parece mover-se no sentido do campo elétrico, carregando carga positiva
.
Passo 4
Combinando as duas explicações, podemos descrever o processo de condução de lacunas assim: num semicondutor tipo p há abundância de lacunas na banda de valência. Ao aplicar um campo elétrico, os elétrons vizinhos a cada lacuna “pulam” para preenchê-la, criando uma nova lacuna na posição anterior deles. Esse preenchimento sucessivo faz com que o conjunto de lacunas se desloque como um fluxo de cargas positivas na direção do campo. Enquanto isso, os elétrons livres na banda de condução se movem no sentido oposto, mas como há muito mais lacunas (portadores majoritários), o transporte de carga é dominado pelo movimento efetivo das lacunas.
Resposta
Em um semicondutor, a lacuna é a ausência de um elétron na banda de valência, atuando como portador de carga
. Segundo a teoria de bandas, quando um elétron salta para a banda de condução ele deixa essa lacuna, e outros elétrons vêm preencher esse vazio, fazendo a lacuna “avançar” no sentido do campo. Pela analogia das cadeiras, cada vez que um elétron ocupa a posição vazia, o vazio salta para a posição anterior, dando a impressão de que a lacuna se move. Assim, a condução de lacunas resulta do preenchimento contínuo de vazios por elétrons vizinhos, criando um fluxo de cargas positivas ao longo do cristal.