Estude fácil! Tem muito documento disponível na Docsity
Ganhe pontos ajudando outros esrudantes ou compre um plano Premium
Prepare-se para as provas
Estude fácil! Tem muito documento disponível na Docsity
Prepare-se para as provas com trabalhos de outros alunos como você, aqui na Docsity
Os melhores documentos à venda: Trabalhos de alunos formados
Prepare-se com as videoaulas e exercícios resolvidos criados a partir da grade da sua Universidade
Responda perguntas de provas passadas e avalie sua preparação.
Ganhe pontos para baixar
Ganhe pontos ajudando outros esrudantes ou compre um plano Premium
Comunidade
Peça ajuda à comunidade e tire suas dúvidas relacionadas ao estudo
Descubra as melhores universidades em seu país de acordo com os usuários da Docsity
Guias grátis
Baixe gratuitamente nossos guias de estudo, métodos para diminuir a ansiedade, dicas de TCC preparadas pelos professores da Docsity
Os semicondutores são materiais cuja condutividade elétrica se situa entre a dos condutores metálicos e a dos isoladores. Estes materiais desempenham um papel fundamental na eletrónica moderna, sendo a base de dispositivos como díodos, transístores e circuitos integrados. O seu comportamento elétrico pode ser significativamente alterado através de um processo denominado dopagem, que consiste na introdução controlada de átomos de impurezas na rede cristalina do semicondutor.
Tipologia: Trabalhos
1 / 14
Esta página não é visível na pré-visualização
Não perca as partes importantes!
CURSO TÉCNICO/ ESPECIALISTA AUTOMAÇÃO ROBÓTICA e CONTROLO INDUSTRIAL
NOME: Adilson Andrade Nº T0132186 GRUPO: H FORMADOR: Bruno M. G. Graça Date: 12/05/ TURMA- ARCIPL
2. Objetivos Geral Estudar os princípios da dopagem em semicondutores e identificar as características elétricas dos semicondutores tipo N e tipo P. i. Objetivo específico ✓ Compreender a estrutura eletrónica dos semicondutores intrínsecos (não dopados); ✓ Analisar os efeitos da dopagem com elementos doadores e aceitadores; ✓ Diferenciar as propriedades elétricas dos semicondutores tipo N e tipo P; ✓ Observar experimentalmente a variação da condutividade elétrica em função do tipo de dopagem. 3. Fundamentação Teórica A dopagem de semicondutores é um processo essencial para modificar as propriedades elétricas dos materiais semicondutores, permitindo o controle preciso da condutividade elétrica. Esse processo envolve a introdução de impurezas (átomos de outros elementos químicos) em um material semicondutor puro, a fim de alterar sua quantidade de portadores de carga (eletrões e lacunas). A dopagem é um dos princípios fundamentais para a criação de dispositivos eletrônicos como díodos, transístores e circuitos integrados, que são os componentes essenciais da eletrônica moderna. A seguir, apresento uma descrição mais detalhada dos conceitos envolvidos na dopagem de semicondutores.
3.1. Processo de Dopagem A dopagem de um semicondutor é realizada com a introdução de átomos de impurezas em uma quantidade controlada. A dopagem não altera a estrutura cristalina do material, mas altera sua condutividade elétrica, aumentando ou diminuindo o número de portadores de carga. As impurezas adicionadas podem ser de dois tipos principais:
3.2. Gases Utilizados para Dopagem de Semicontutores Os gases mais utilizados para dopagem são, em sua maioria, compostos químicos que contêm átomos de grupo V (dopantes doadores, para dopagem tipo N) ou grupo III (dopantes aceitadores, para dopagem tipo P). Abaixo estão alguns dos gases mais comuns utilizados em processos de dopagem. 3.2.1. Gases para Dopagem Tipo N (Dopantes Doadores) Esses gases fornecem os eletrões adicionados ao material semicondutor, criando portadores de carga negativos. Eles contêm átomos de elementos do grupo V da tabela periódica, que têm cinco elétrons na camada de valência, um a mais do que o silício (que tem quatro). a) Principais Gases para Dopagem Tipo N:
o Fósforo é o dopante mais comum para criar semicondutores tipo N. Ele fornece um elétron extra em sua camada de valência, que se torna um portador de carga livre no semicondutor. o Usos : Muito utilizado no processo de fabricação de transístores e circuitos integrados.
Tabela 1. Gases mais utilizados na dopagem de semicondutores Tipo de dopagem Gás comum utilizado Elemento dopante Aplicação típica Tipo N Fosfina (PH₃) Fósforo (P) Dopagem de silício tipo N Arsina (AsH₃) Arsênio (As) Dopagem tipo N em semicondutores Antimoneto de hidrogênio (SbH₃) Antimônio (Sb) Dopagem tipo N Tipo P Boro trifluoreto (BF₃) Boro (B) Dopagem tipo P Diborano (B₂H₆) Boro (B) Dopagem tipo P Tri-metil-boro (B(CH₃)₃) Boro (B) Dopagem tipo P em processos CVD Tabela 1. Tabela comparativa com características dos diferentes tipos de dopagem Característica Semicondutor Intrínseco Dopagem Tipo N Dopagem Tipo P Material Base Silício puro (ou germânio) Silício dopado com elementos do Grupo 15 (ex: fósforo) Silício dopado com elementos do Grupo 13 (ex: boro) Portadores Majoritários Elétrons = lacunas (igual número) Elétrons Lacunas Portadores Minoritários Elétrons = lacunas (igual número) Lacunas Elétrons Dopantes Típicos Nenhum Fósforo (P), Arsênio (As), Antimônio (Sb) Boro (B), Alumínio (Al), Gálio (Ga) Número de elétrons de valência do dopante N/A 5 (um a mais que o silício) 3 (um a menos que o silício) Nível de energia do dopante N/A Próximo à banda de condução Próximo à banda de valência Concentração de portadores Baixa (limitada pela temperatura) Alta (devido aos dopantes) Alta (devido aos dopantes) Condutividade elétrica Baixa Alta Alta Tipo de carga predominante Neutra Negativa (elétrons) Positiva (lacunas) Exemplo de aplicação Dispositivos onde é importante a pureza Transistores, diodos tipo N Transistores, diodos tipo P
4. Perguntas para análise: 4.1. Qual é o papel dos átomos pentavalentes e trivalentes na dopagem? A dopagem consiste na adição controlada de impurezas a um semicondutor puro (como o silício ou o germânio) para modificar sua condutividade elétrica. Essas impurezas podem ser:
6. Conclusão A dopagem é um processo crítico que modifica a estrutura eletrônica dos semicondutores, introduzindo níveis energéticos discretos dentro da banda proibida. A adição de dopantes pentavalentes (grupo 15) resulta na criação de portadores de carga majoritários do tipo eletrões, caracterizando semicondutores do tipo N, enquanto dopantes trivalentes (grupo 13) geram lacunas como portadores majoritários, formando semicondutores do tipo P. Esses níveis dopantes situados próximos às bordas das bandas de condução ou valência reduzem a energia necessária para a excitação dos portadores, aumentando substancialmente a condutividade elétrica. O controle preciso da concentração de dopantes permite a engenharia das propriedades elétricas do material, fundamental para o funcionamento eficiente de dispositivos semicondutores, como díodos, transístores bipolares e MOSFETs. Portanto, a dopagem é indispensável para a manipulação da mobilidade e concentração dos portadores de carga, viabilizando a fabricação de circuitos integrados com desempenho otimizado e confiável.
