Semicondutor Tipo P e N

Dopagem

A dopagem é um processo químico no qual átomos estranhos são introduzidos na estrutura cristalina de uma substância. Os materiais encontrados em sua forma natural, geralmente contêm um certo grau de impurezas que se instalam durante o processo de formação desses materiais. essa situação pode ser caracterizada como um processo de dopagem natural.

A dopagem pode também ser realizada em laboratório, com o abjetivo de introduzir no cristal uma determinada quantidade de átomos de impureza, de forma a alterar, de maneira controlada, as propriedades físicas naturais do material. Em um cristal semi condutor a dopagem é geralmente realizada para alterar suas propriedades elétricas. O grau  de condutividade bem como o mecanismo de condução do semicondutor dopado irá depender dos tipos de átomos de impureza introduzidos no cristal.

Semicondutor Tipo N

Elementos Pentavalente

Entende-se por pentavalente todo elemento que possui em sua última camada um total de cinco elétrons.

Exemplo:

antimônio, fósforo e arsênico

Formação do semicondutor tipo N

Quando o processo de dopagem introduz na estrutura cristalina do semicondutor uma quantidade de átomos contendo excesso de um elétron relativamente ao número de elétrons da camada mais externa de cada átomo do cristal, forma-se um semicondutor tipo N. neste processo, uma pequena quantidade dos átomos dopantes introduz apenas ligeiras modificações na estrutura cristalina do semicondutor puro.

Um exemplo típico de formação de um semicondutor tipo n ocorre quando átomos de fósforo são introduzidos na estrutura cristalina do silício.

Como mostrado na figura, o quinto elétron de valência do átomo de fósforo não participa de nenhuma ligação covalente, pois não existe um segundo elétron de valência disponível nos átomos vizinhos que possibilite a formação dessa ligação. Esse elétron extra pode, portanto, ser facilmente liberado pelo átomo de fósforo, Passando a transitar livremente através da estrutura do cristal semicondutor. Com a adição de impurezas, e consequente aumento no número de elétrons livres, o cristal que era puro e isolante passa a ser condutor de corrente elétrica. É importante observar que embora o material tenha sido dopado, o número total de elétrons permanece igual ao número total de prótons no cristal, de forma que o material continua eletricamente neutro. 

Semicondutor tipo P

Elementos Trivalentes

Por trivalentes entende-se todo elemento que possui em sua última camada (camada de valência) um total de três elétrons.

Exemplos: alumínio, índio, boro e gálio

Quando os átomos introduzidos na estrutura cristalina do semicondutor exibem deficiência de um elétron de valência relativamente ao número de elétrons da camada mais externa de cada átomo do cristal, forma-se um semicondutor tipo P. O átomo de índio, por exemplo, tem três elétrons na camada de valência, quando utilizado no processo de dopagem do silício da origem a um semicondutor tipo P.

Como se pode observar o átomo de índio se acomoda na estrutura cristalina, formando três ligações covalentes com átomos vizinhos de silício. Com respeito à ligação com o quarto átomo de silício, verifica-se a ausência do segundo elétron que comporia o par necessário à formação daquela ligação com o átomo de índio. Essa ausência de elétron de ligação é denominada de lacuna.