O que é concentração de transportadora?
Concentração de portadora é o número de elétrons disponíveis para passar através de um semicondutor. Um semicondutor é um dispositivo eletrônico que conduz eletricidade quando uma fonte de energia é aplicada. Cristais ou materiais amorfos ou não cristalinos são fabricados para formar material semicondutor. Quantidades vestigiais de moléculas de metal, chamadas dopantes, podem ser adicionadas para fornecer elétrons extras para o transporte de corrente elétrica.
Uma molécula é composta de um núcleo central cercado por anéis ou invólucros de elétrons que estão constantemente em movimento. Alguns materiais, chamados doadores, têm um elétron relativamente distante do núcleo que pode ser desalojado por correntes elétricas ou luz solar. Diferentes moléculas, chamadas aceitadoras, não possuem elétrons na camada externa e podem levar elétrons livres que estão presentes. Um semicondutor usa moléculas doadoras e aceitadoras colocadas em material cristalino ou amorfo. Os espaços para elétrons em materiais aceitadores são geralmente chamados de orifícios.
O silício, tanto cristalino quanto amorfo, é comumente usado para semicondutores. Pode transmitir alguns elétrons como material puro a diferentes temperaturas. Isso é conhecido como concentração intrínseca do portador. O silício puro raramente é usado como semicondutor, porque a concentração intrínseca é bastante baixa. Outros materiais, como germânio ou carboneto de silício, têm uma maior concentração intrínseca de portadores e podem ser usados como semicondutores puros.
Pequenas quantidades de dopantes podem alterar as propriedades de um semicondutor e permitir o fluxo de elétrons com menos resistência. A medição da capacidade de elétrons para semicondutores dopados é conhecida como concentração de transportador extrínseco. Este valor é usado para calcular as propriedades elétricas do semicondutor em um circuito eletrônico. Alterações na concentração do transportador ao controlar o doping afetarão as propriedades elétricas do semicondutor.
Um semicondutor contém três seções. A banda de condução é material dopado com moléculas vestigiais que possuem excesso de elétrons. O material da lacuna, normalmente um material puro sem dopagem, é colocado no meio. A última camada é a camada de valência, onde o material é dopado com moléculas vestigiais sem elétrons.
Existem muitos usos comuns para semicondutores, exceto em dispositivos eletrônicos. Os painéis solares são compostos de células de silício amorfo conectadas a circuitos elétricos. A energia da luz solar libera elétrons na banda de condução que passa pelos semicondutores de silício e cria uma corrente elétrica. A eletricidade criada a partir de painéis solares é normalmente usada para carregar bancos de baterias para uso posterior.
Diodos emissores de luz, ou LEDs, são dispositivos comuns usados para iluminar residências, empresas e veículos. Uma corrente elétrica ativa um semicondutor contendo dopantes que fornecem luz visível quando os elétrons passam por eles. Os LEDs geram muito pouco excesso de calor, economizam energia e têm vida útil longa.