Quais são os diferentes tipos de semicondutores?
Existem dois tipos básicos de semicondutores; o intrínseco e o extrínseco. O material que compreende um semicondutor intrínseco está em um estado geralmente puro. O semicondutor extrínseco pode ainda ser categorizado como tipo n ou tipo p. Essa é uma à qual foram adicionadas impurezas para produzir o estado desejado. Os semicondutores do tipo N e do tipo p são semicondutores extrínsecos aos quais foram adicionadas diferentes impurezas e, consequentemente, possuem diferentes propriedades condutoras.
Um semicondutor é geralmente um sólido cristalino no qual a condutividade devido ao fluxo de elétrons está entre a de um metal e um isolador. Semicondutores intrínsecos são materiais com pouca ou nenhuma impureza, sendo o silício o mais amplamente utilizado. A estrutura da estrutura atômica dos cristais de silício é composta de ligações covalentes perfeitas, o que significa que existem poucos elétrons livres para se movimentar. O cristal é quase um isolante. À medida que as temperaturas sobem acima do zero absoluto, a probabilidade de induzir o fluxo de elétrons no material aumenta.
Esse efeito pode ser bastante aumentado com a introdução de impurezas na estrutura da treliça, que disponibiliza um número maior de elétrons livres. O processo de adição de certas impurezas aos semicondutores é chamado de doping. A impureza adicionada é denominada dopante. A quantidade de dopante adicionada a um semicondutor intrínseco altera proporcionalmente seu nível de condutividade. Semicondutores extrínsecos são os produtos do processo de dopagem.
Os dopantes são denominados aceitadores ou doadores e alteram as concentrações do portador de carga de um semicondutor. Existem dois tipos de portadores de carga em semicondutores; um elétron livre e o buraco onde o elétron costumava estar na banda de valência de um átomo. O elétron é um portador de carga negativa e o buraco é considerado portador de carga positiva da mesma magnitude. Os dopantes doadores têm mais elétrons da banda de valência do que o material que substitui, permitindo mais elétrons livres. Os dopantes aceitadores têm menos elétrons da banda de valência do que o material que substitui, criando mais buracos.
Semicondutores do tipo N são semicondutores extrínsecos nos quais dopantes doadores foram utilizados. Um aumento nos portadores de carga de elétrons negativos resulta. As operadoras de cobrança negativa são chamadas de operadora majoritária no tipo n, enquanto as operadoras de carga positiva são chamadas de minoria.
Os semicondutores do tipo P são o resultado do uso de dopantes aceitadores. À medida que as ligações covalentes da rede reticulada, são deixados orifícios nas bandas de valência do material circundante. O aumento dos orifícios aumenta a concentração de portadores de carga positiva. O portador majoritário para o tipo p seria positivo e a minoria negativa.
Por dopagem, os semicondutores podem ser produzidos com propriedades condutoras diferentes e complementares. Uma aplicação importante disso é a junção pn, onde semicondutores do tipo p e do tipo n são colocados em contato próximo. Um efeito da junção é permitir que os orifícios e os elétrons se combinem, produzindo luz. Este é um diodo emissor de luz (LED). A junção pn também forma um diodo em que a eletricidade pode fluir em uma direção através da junção, mas não na outra, um requisito para a eletrônica digital.