{"id":17607,"date":"2020-06-16T01:03:37","date_gmt":"2020-06-16T01:03:37","guid":{"rendered":"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/o-que-e-um-par-de-buracos-de-eletron-em-semicondutores-definicao\/"},"modified":"2020-07-21T12:20:06","modified_gmt":"2020-07-21T12:20:06","slug":"o-que-e-um-par-de-buracos-de-eletron-em-semicondutores-definicao","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/pt-br\/o-que-e-um-par-de-buracos-de-eletron-em-semicondutores-definicao\/","title":{"rendered":"O que \u00e9 um par de buracos de el\u00e9tron em semicondutores – Defini\u00e7\u00e3o"},"content":{"rendered":"
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No semicondutor, portadores de carga livre s\u00e3o el\u00e9trons e buracos de el\u00e9trons (par el\u00e9tron-buraco).\u00a0El\u00e9trons e orif\u00edcios s\u00e3o criados por excita\u00e7\u00e3o de el\u00e9trons.\u00a0Dosimetria de Radia\u00e7\u00e3o<\/div>\n<\/div>\n
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\"extr\u00ednseco<\/a><\/strong>No semicondutor,\u00a0portadores de carga livre<\/strong>\u00a0s\u00e3o\u00a0el\u00e9trons<\/strong>\u00a0e\u00a0buracos de<\/strong>\u00a0el\u00e9trons (pares el\u00e9tron-buraco).\u00a0El\u00e9trons e orif\u00edcios s\u00e3o criados por\u00a0excita\u00e7\u00e3o de el\u00e9trons<\/strong>\u00a0da banda de val\u00eancia para a banda de condu\u00e7\u00e3o.\u00a0Um buraco de el\u00e9tron (geralmente chamado simplesmente de buraco) \u00e9 a falta de um el\u00e9tron em uma posi\u00e7\u00e3o em que um poderia existir em um\u00a0\u00e1tomo<\/a>ou estrutura at\u00f4mica.\u00a0\u00c9 um dos dois tipos de portadores de carga respons\u00e1veis \u200b\u200bpela cria\u00e7\u00e3o de corrente el\u00e9trica em materiais semicondutores.\u00a0Como em um \u00e1tomo ou treli\u00e7a de cristal normal, a carga negativa dos el\u00e9trons \u00e9 balanceada pela carga positiva dos n\u00facleos at\u00f4micos, a aus\u00eancia de um el\u00e9tron deixa uma carga l\u00edquida positiva na localiza\u00e7\u00e3o do buraco.\u00a0Buracos carregados positivamente podem se mover de \u00e1tomo para \u00e1tomo em materiais semicondutores \u00e0 medida que os el\u00e9trons deixam suas posi\u00e7\u00f5es.\u00a0Quando um el\u00e9tron se encontra com um buraco, eles se recombinam e esses transportadores livres desaparecem efetivamente.\u00a0A recombina\u00e7\u00e3o significa que um el\u00e9tron que foi excitado da banda de val\u00eancia para a banda de condu\u00e7\u00e3o volta ao estado vazio na banda de val\u00eancia, conhecido como orif\u00edcios.<\/p>\n

A condutividade de um semicondutor pode ser modelada em termos da\u00a0teoria da banda dos s\u00f3lidos<\/strong>\u00a0.\u00a0O modelo de banda de um semicondutor sugere que, a temperaturas comuns, existe uma possibilidade finita de que os el\u00e9trons possam alcan\u00e7ar a banda de condu\u00e7\u00e3o e contribuir para a condu\u00e7\u00e3o el\u00e9trica.\u00a0No semicondutor, os portadores de carga livre (\u00a0pares el\u00e9tron-buraco<\/strong>\u00a0) s\u00e3o criados por excita\u00e7\u00e3o de el\u00e9trons da banda de val\u00eancia para a banda de condu\u00e7\u00e3o.\u00a0Essa excita\u00e7\u00e3o deixou um buraco na banda de val\u00eancia que se comporta como carga positiva e um par el\u00e9tron-buraco \u00e9 criado.\u00a0\u00c0s vezes, os buracos podem ser confusos, pois n\u00e3o s\u00e3o part\u00edculas f\u00edsicas da maneira que os el\u00e9trons s\u00e3o, mas sim a aus\u00eancia de um el\u00e9tron em um \u00e1tomo.\u00a0Buracos podem passar de \u00e1tomo para \u00e1tomo<\/strong>\u00a0em materiais semicondutores \u00e0 medida que os el\u00e9trons deixam suas posi\u00e7\u00f5es.<\/p>\n

Excita\u00e7\u00e3o Eletr\u00f4nica em Semicondutores<\/h2>\n

A energia para a excita\u00e7\u00e3o<\/strong>\u00a0pode ser obtida de diferentes maneiras.<\/p>\n

Excita\u00e7\u00e3o T\u00e9rmica<\/h3>\n

Pares de el\u00e9tron-buraco tamb\u00e9m s\u00e3o constantemente gerados a partir de energia t\u00e9rmica, na aus\u00eancia de qualquer fonte de energia externa.\u00a0A excita\u00e7\u00e3o t\u00e9rmica n\u00e3o requer nenhuma outra forma de impulso inicial.\u00a0Este fen\u00f4meno ocorre tamb\u00e9m \u00e0 temperatura ambiente.\u00a0\u00c9 causada por impurezas, irregularidades na estrutura ou dopante.\u00a0Depende fortemente do\u00a0intervalo<\/sub>\u00a0E\u00a0(uma dist\u00e2ncia entre a val\u00eancia e a banda de condu\u00e7\u00e3o), de modo que, no\u00a0intervalo<\/sub>\u00a0E mais baixoum n\u00famero de transportadores de carga excitados termicamente aumenta.\u00a0Como a excita\u00e7\u00e3o t\u00e9rmica resulta no ru\u00eddo do detector, \u00e9 necess\u00e1rio um resfriamento ativo para alguns tipos de semicondutores (por exemplo, germ\u00e2nio).\u00a0Os detectores baseados em sil\u00edcio t\u00eam ru\u00eddo suficientemente baixo, mesmo em temperatura ambiente.\u00a0Isso \u00e9 causado pelo grande intervalo de banda de sil\u00edcio (Egap = 1,12 eV), que nos permite operar o detector \u00e0 temperatura ambiente, mas o resfriamento \u00e9 preferido para reduzir o ru\u00eddo.<\/p>\n

Excita\u00e7\u00e3o \u00f3ptica<\/h3>\n

Observe que a energia de um \u00fanico f\u00f3ton de espectro de luz vis\u00edvel \u00e9 compar\u00e1vel a essas lacunas de banda.\u00a0F\u00f3tons de comprimento de onda 700 nm – 400 nm t\u00eam energias de 1,77 eV 3,10 eV.\u00a0Como resultado, tamb\u00e9m a luz vis\u00edvel \u00e9 capaz de excitar el\u00e9trons na banda de condu\u00e7\u00e3o.\u00a0Na verdade, esse \u00e9 o princ\u00edpio dos pain\u00e9is fotovoltaicos que geram corrente el\u00e9trica.<\/p>\n

Excita\u00e7\u00e3o por radia\u00e7\u00e3o ionizante<\/h3>\n

Os el\u00e9trons podem alcan\u00e7ar a banda de condu\u00e7\u00e3o quando s\u00e3o\u00a0excitados por radia\u00e7\u00e3o ionizante<\/strong>\u00a0(ou seja, devem obter energia maior que o Egap).\u00a0Em geral,\u00a0part\u00edculas carregadas pesadas<\/a>\u00a0transferem energia principalmente por:<\/p>\n