O que é um semicondutor direto?
Existem dois tipos principais de semicondutores entre os quais os engenheiros podem escolher: um semicondutor direto e um indireto. Ambos trabalham de maneiras diferentes com as bandas de condução e valência, que são importantes em energia elétrica, mas também tentam encontrar a diferença mínima entre as duas bandas. Um semicondutor direto é usado quando as bandas de valência e condução têm o mesmo momento. Esse semicondutor é importante na recombinação radiativa, na qual um elétron salta de uma banda para a outra.
Na ciência da energia, um semicondutor direto trabalha com duas bandas. A banda inferior é conhecida como banda de valência. Isso representa a quantidade mínima de energia que um elétron possui, porque o elétron ainda está ligado a um átomo; esses elétrons têm muito pouco impulso. A banda mais alta é a banda de condução. Isso acontece quando o elétron é liberado de um átomo e é capaz de se mover livremente em uma rede atômica, produzindo energia.
Um semicondutor direto é usado para mitigar a energia de uma banda para outra. Para facilitar o processo de mover os elétrons, o semicondutor encontra o caminho mais curto, ou o caminho com a menor quantidade de energia, para que um elétron se divida da banda de valência e pule para a banda de condução. O caminho mais fácil entre os dois é quando a banda de condução cai e a banda de valência surge, criando um pequeno espaço entre as duas bandas de energia.
O semicondutor direto só pode ser usado se ambas as bandas executam esse movimento ao mesmo tempo. Isso significa que ambas as bandas devem ter o mesmo momento do elétron. Isso é comum principalmente em dispositivos e eletrônicos de baixa potência, porque não há muito impulso necessário e as bandas geralmente podem se mover em sincronia.
Para o semicondutor direto funcionar, um elétron precisa surgir da banda de valência. Isso faz com que rasgue um buraco através da banda de valência, e a energia resultante se torna um fóton. Ao mesmo tempo, a banda de condução cai para aceitar a energia, porque se move da banda de valência e através do semicondutor.
Um semicondutor indireto é semelhante ao direto, mas a diferença é encontrada na maneira como as duas bandas se movem. Nesse esquema, as bandas de valência e condução movem-se separadamente, de modo que a valência suba em um ponto, enquanto a condução desce mais tarde. O semicondutor indireto pega a carga da banda de valência, mantém e aguarda a banda de condução cair para depositar a energia.