(a) O que são semicondutores intrínsecos?
(b) Explique o que são semicondutores tipo-p e tipo n ?

Passo 1

O enunciado pede para definirmos (a) o que são semicondutores intrínsecos e (b) o que são semicondutores tipo- p e tipo- n. Este conteúdo está em física do estado sólido, mais precisamente em teoria de bandas e dopagem de semicondutores. Vamos usar conceitos de banda de valência, banda de condução, geração de portadores e doping com impurezas doadoras ou aceitadoras.

Passo 2

Por definição, um semicondutor intrínseco é um cristal perfeitamente puro (ex.: silício ou germânio) sem adição de impurezas. Em equilíbrio térmico há geração térmica de pares elétron–lacuna, de modo que a concentração de elétrons na banda de condução \,n_i é igual à concentração de lacunas na banda de valência \,p_i. Ou seja,
n_i = p_i,
e sua condutividade elétrica depende unicamente dessa geração intrínseca de portadores atravessando a largura de banda \,E_g.

Passo 3

Para obtermos semicondutores extrínsecos, introduzimos no cristal átomos impurezas que atendem ao critério de dopagem. Chamamos de dopagem o processo de inserir átomos traço que criam níveis de energia próximos à banda de condução (doadores) ou próximos à banda de valência (aceitadores), alterando a concentração de portadores livres.

Passo 4

No semicondutor tipo- n usamos impurezas doadoras (ex.: fósforo, arsênio) que possuem cinco elétrons de valência. Cada átomo doador fornece um elétron extra facilmente excitável para a banda de condução. Com isso temos
n \gg p,
isto é, elétrons são os portadores majoritários e lacunas são minoritárias.

Passo 5

No semicondutor tipo- p usamos impurezas aceitadoras (ex.: boro, alumínio) que possuem três elétrons de valência. Cada átomo aceitador cria uma lacuna extra na rede, facilitando a condução por buracos. Nesse caso
p \gg n,
ou seja, lacunas são os portadores majoritários e elétrons são minoritários.

Resposta

(a) Um semicondutor intrínseco é um material puro (sem dopagem) cujo número de elétrons livres na banda de condução \,n_i é igual ao número de lacunas na banda de valência \,p_i, de modo que a condutividade surge apenas da geração térmica de pares elétron–lacuna.
(b) Semicondutor tipo- n é um cristal dopado com impurezas doadoras (nível próximo à banda de condução), fazendo com que elétrons sejam portadores majoritários ( n\gg p). Semicondutor tipo- p é um cristal dopado com impurezas aceitadoras (nível próximo à banda de valência), fazendo com que lacunas sejam portadores majoritários ( p\gg n).

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