Qual o interesse em se adicionar impurezas a um semicondutor puro (dopagem)?

Passo 1

O enunciado pergunta por que se introduz impurezas em um semicondutor intrínseco, isto é, qual o objetivo da dopagem. O conteúdo envolve semicondutores, portadores de carga e tipos de dopagem.

Passo 2

Em um semicondutor puro (intrínseco), à temperatura ambiente a geração térmica de elétrons e lacunas é limitada, resultando em uma baixa densidade de portadores livres e, consequentemente, em baixa condutividade elétrica.

Passo 3

Ao dopar o material, adicionamos átomos com valência diferente da do semicondutor base. Se empregamos átomos pentavalentes (por exemplo, fósforo em silício), cada impureza fornece um elétron extra livre, formando um semicondutor do tipo n. Se usamos átomos trivalentes (por exemplo, boro em silício), cada impureza cria uma lacuna adicional, formando um semicondutor do tipo p.

Passo 4

Essa dopagem permite controlar de forma precisa a concentração de portadores de carga (elétrons ou lacunas), elevando a condutividade em várias ordens de grandeza em relação ao material intrínseco e definindo o tipo de portador majoritário.

Passo 5

Com regiões do tipo n e do tipo p é possível fabricar junções p–n, que são a base de dispositivos como diodos, transistores e circuitos integrados, permitindo controlar a direção de condução elétrica, ganho de corrente e outras propriedades fundamentais de eletrônica.

Resposta

A dopagem é usada para aumentar drasticamente a densidade de portadores livres, definir se o semicondutor será n-type ou p-type e possibilitar a formação de junções p–n, essenciais ao funcionamento de dispositivos eletrônicos como diodos e transistores.

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