Usando a constante de Boltzmann, converta 1 eV em Kelvin. Discuta os valores típicos de larguras de banda, hiatos de semicondutores e energias de Fermi em Kelvin.
Passo 1
O enunciado pede para converter
em Kelvin usando a constante de Boltzmann e, em seguida, discutir em unidades de Kelvin os valores típicos de
– larguras de banda (bandwidth) em sólidos,
– hiatos (bandgaps) de semicondutores,
– energias de Fermi.
– larguras de banda (bandwidth) em sólidos,
– hiatos (bandgaps) de semicondutores,
– energias de Fermi.
Passo 2
A constante de Boltzmann em unidades de elétron-volt por Kelvin vale
Para converter uma energia
em Kelvin usamos a relação
Passo 3
Aplicando para
:
Passo 4
Hiatos de semicondutores típicos em eV e suas conversões
- InSb (hiato estreito)
- Si
- GaAs
- GaN (wide‐gap)
Passo 5
Larguras de banda (bandwidth) em sólidos cristalinos
- Bandas de valência ou de condução costumam ter tens de eV, digamos
. - Isso corresponde a
Passo 6
Energia de Fermi em metais e em semicondutores dopados
- Metais típicos têm
, ou seja - Em semicondutores dopados o Fermi fica a
do topo de banda, o que dá
Resposta
– Hiatos de semicondutores vão de
– Larguras de banda típicas
– Energias de Fermi em metais