O que são Bandas de Energia do Silício?
O que são as Bandas de Energia do Silício?
Definição de Silício
O silício é definido como um semicondutor com propriedades intermediárias entre as de um condutor e as de um isolante, essencial para a eletrônica.
O silício é definido como um semicondutor com menos elétrons livres do que um condutor, mas mais do que um isolante. Essa característica única torna o silício amplamente utilizado na eletrônica. O silício possui dois tipos de bandas de energia: a banda de condução e a banda de valência. A banda de valência é formada por níveis de energia com elétrons de valência. Na temperatura absoluta de 0oK, a banda de valência está preenchida com elétrons e não há fluxo de corrente.
A banda de condução é a banda de nível de energia superior onde são encontrados os elétrons livres, que podem se mover pelo sólido. Esses elétrons livres são responsáveis pelo fluxo de corrente. A lacuna de energia entre a banda de condução e a banda de valência é chamada de lacuna de energia proibida. Esta lacuna determina se um material é um metal, um isolante ou um semicondutor.
O tamanho da lacuna de energia proibida determina se um sólido é um metal, um isolante ou um semicondutor. Os metais não têm lacuna, os isolantes têm uma lacuna grande e os semicondutores têm uma lacuna moderada. O silício tem uma lacuna proibida de 1,2 eV a 300 K.
Em um cristal de silício, ligações covalentes mantêm os átomos unidos, tornando o silício eletricamente neutro. Quando um elétron se separa de sua ligação covalente, deixa um buraco. Conforme a temperatura aumenta, mais elétrons saltam para a banda de condução, criando mais buracos na banda de valência.
Diagrama de Bandas de Energia do Silício
O diagrama de bandas de energia do silício mostra os níveis de energia dos elétrons. No silício intrínseco, o nível de Fermi está no meio da lacuna de energia. Doping o silício intrínseco com átomos doadores o torna tipo n, movendo o nível de Fermi mais próximo da banda de condução. Doping com átomos aceitores o torna tipo p, movendo o nível de Fermi mais próximo da banda de valência.
Diagrama de Bandas de Energia do Silício Intrínseco
Diagrama de Bandas de Energia do Silício Extrínseco
