{"id":17654,"date":"2020-06-16T20:01:53","date_gmt":"2020-06-16T20:01:53","guid":{"rendered":"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/o-que-e-semicondutividade-teoria-das-bandas-definicao\/"},"modified":"2020-07-21T15:26:36","modified_gmt":"2020-07-21T15:26:36","slug":"o-que-e-semicondutividade-teoria-das-bandas-definicao","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/pt-br\/o-que-e-semicondutividade-teoria-das-bandas-definicao\/","title":{"rendered":"O que \u00e9 Semicondutividade &#8211; Teoria das Bandas &#8211; Defini\u00e7\u00e3o"},"content":{"rendered":"<div class=\"su-quote su-quote-style-default\">\n<div class=\"su-quote-inner su-u-clearfix su-u-trim\">A semicondutividade \u00e9 determinada pela diferen\u00e7a de energia entre as bandas de val\u00eancia e de condu\u00e7\u00e3o.\u00a0Para entender o que \u00e9 semicondutor, precisamos definir esses termos.\u00a0Dosimetria de Radia\u00e7\u00e3o<\/div>\n<\/div>\n<div class=\"su-divider su-divider-style-dotted\"><\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights lgc-first lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\">\n<p>Em geral, os\u00a0<strong>semicondutores<\/strong>\u00a0s\u00e3o materiais, inorg\u00e2nicos ou org\u00e2nicos, que t\u00eam a capacidade de controlar sua condu\u00e7\u00e3o, dependendo da estrutura qu\u00edmica, temperatura, ilumina\u00e7\u00e3o e presen\u00e7a de dopantes.\u00a0O nome\u00a0<strong>semicondutor<\/strong>\u00a0vem do fato de que esses materiais t\u00eam uma\u00a0<strong>condutividade el\u00e9trica<\/strong>\u00a0entre a de um metal, como cobre, ouro, etc. e um isolador, como o vidro.\u00a0Eles t\u00eam um\u00a0<strong>gap de energia<\/strong>\u00a0menor que 4eV (cerca de 1eV).\u00a0Na f\u00edsica do estado s\u00f3lido, esse gap de energia ou gap de banda \u00e9 um intervalo de energia entre a banda de val\u00eancia e a banda de condu\u00e7\u00e3o, onde os estados de el\u00e9trons s\u00e3o proibidos.\u00a0Ao contr\u00e1rio dos condutores, os el\u00e9trons em um semicondutor devem obter energia (por exemplo, a partir de radia\u00e7\u00e3o ionizante) para atravessar a folga da banda e alcan\u00e7ar a banda de condu\u00e7\u00e3o.\u00a0<strong>As propriedades dos semicondutores<\/strong>\u00a0s\u00e3o determinadas pela diferen\u00e7a de energia entre as bandas de val\u00eancia e de condu\u00e7\u00e3o.\u00a0Para entender o que \u00e9 semicondutor, precisamos definir esses termos.<\/p>\n<h2>Propriedades dos semicondutores<\/h2>\n<p>Para entender a diferen\u00e7a entre\u00a0<strong>metais<\/strong>\u00a0,\u00a0<strong>semicondutores<\/strong>\u00a0e\u00a0<strong>isoladores el\u00e9tricos<\/strong>\u00a0, precisamos definir os seguintes termos da f\u00edsica do estado s\u00f3lido:<\/p>\n<ul>\n<li><strong><a href=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/Valence-Band-Conduction-Band-Band-Gap.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"alignright wp-image-26111 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/Valence-Band-Conduction-Band-Band-Gap.png\" alt=\"Faixa de Valence - Banda de Condu\u00e7\u00e3o - Lacuna da Banda\" width=\"469\" height=\"324\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/Valence-Band-Conduction-Band-Band-Gap.png\" \/><\/a>Valence Band<\/strong>\u00a0.\u00a0Na f\u00edsica do estado s\u00f3lido, a\u00a0<strong>banda de val\u00eancia<\/strong>\u00a0e\u00a0<strong>a banda de condu\u00e7\u00e3o<\/strong>\u00a0s\u00e3o as bandas mais pr\u00f3ximas do\u00a0<strong>n\u00edvel de Fermi<\/strong>\u00a0e, assim, determinam a condutividade el\u00e9trica do s\u00f3lido.\u00a0Nos isoladores e semicondutores el\u00e9tricos, a banda de val\u00eancia \u00e9 a faixa mais alta de energias eletr\u00f4nicas na qual os el\u00e9trons est\u00e3o normalmente presentes na temperatura zero absoluta.\u00a0Por exemplo, um\u00a0\u00e1tomo de\u00a0<strong>sil\u00edcio<\/strong>\u00a0possui quatorze el\u00e9trons.\u00a0No estado fundamental, eles s\u00e3o organizados na configura\u00e7\u00e3o eletr\u00f4nica\u00a0<strong>[Ne] 3s\u00a0<sup>2<\/sup>\u00a03p\u00a0<sup>2<\/sup><\/strong>\u00a0.\u00a0Destes,\u00a0<strong>quatro s\u00e3o el\u00e9trons de val\u00eancia<\/strong>, ocupando o orbital 3s e dois dos orbitais 3p.\u00a0A distin\u00e7\u00e3o entre as bandas de val\u00eancia e de condu\u00e7\u00e3o n\u00e3o tem sentido nos metais, porque a condu\u00e7\u00e3o ocorre em uma ou mais bandas parcialmente cheias que assumem as propriedades das bandas de val\u00eancia e de condu\u00e7\u00e3o.<\/li>\n<li><strong>Banda de condu\u00e7\u00e3o<\/strong>\u00a0.\u00a0Na f\u00edsica do estado s\u00f3lido, a banda de val\u00eancia e a banda de condu\u00e7\u00e3o s\u00e3o as bandas mais pr\u00f3ximas do n\u00edvel de Fermi e, assim, determinam a condutividade el\u00e9trica do s\u00f3lido.\u00a0Em isoladores el\u00e9tricos e semicondutores, a\u00a0<strong>banda de condu\u00e7\u00e3o<\/strong>\u00a0\u00e9 a faixa mais baixa de\u00a0<strong>estados eletr\u00f4nicos vazios<\/strong>\u00a0.\u00a0Em um gr\u00e1fico da estrutura da banda eletr\u00f4nica de um material, a banda de val\u00eancia est\u00e1 localizada abaixo do n\u00edvel de Fermi, enquanto a\u00a0<strong>banda de condu\u00e7\u00e3o<\/strong>\u00a0est\u00e1 localizada acima dela.\u00a0Nos semicondutores, os\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/atomic-nuclear-physics\/fundamental-particles\/what-is-electron-properties-of-electron\/\">el\u00e9trons<\/a>\u00a0podem atingir a banda de condu\u00e7\u00e3o quando s\u00e3o\u00a0<strong>excitados<\/strong>\u00a0, por exemplo, por\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/atomic-nuclear-physics\/radiation\/ionizing-radiation\/\">radia\u00e7\u00e3o ionizante<\/a>\u00a0(ou seja, devem obter energia maior que o\u00a0<strong><sub>intervalo<\/sub><\/strong><strong>\u00a0E<\/strong>)\u00a0Por exemplo, o diamante \u00e9 um semicondutor de banda larga (\u00a0<sub>gap\u00a0<\/sub>\u00a0E\u00a0= 5,47 eV) com alto potencial como material de dispositivo eletr\u00f4nico em muitos dispositivos.\u00a0Por outro lado, o germ\u00e2nio possui uma pequena energia de gap de banda (\u00a0<sub>gap<\/sub>\u00a0E\u00a0= 0,67 eV), que requer a opera\u00e7\u00e3o do detector em temperaturas criog\u00eanicas.\u00a0A distin\u00e7\u00e3o entre as bandas de val\u00eancia e de condu\u00e7\u00e3o n\u00e3o tem sentido nos metais, porque a condu\u00e7\u00e3o ocorre em uma ou mais bandas parcialmente cheias que assumem as propriedades das bandas de val\u00eancia e de condu\u00e7\u00e3o.<\/li>\n<li><strong>Band Gap<\/strong>\u00a0.\u00a0Na f\u00edsica do estado s\u00f3lido, o\u00a0<strong>gap de energia<\/strong>\u00a0ou o\u00a0<strong>gap de banda<\/strong>\u00a0\u00e9 um intervalo de energia entre a banda de val\u00eancia e a banda de condu\u00e7\u00e3o, onde os estados dos el\u00e9trons s\u00e3o proibidos.\u00a0Ao contr\u00e1rio dos condutores, os el\u00e9trons em um semicondutor devem obter energia (por exemplo, a partir de radia\u00e7\u00e3o ionizante) para atravessar a folga da banda e alcan\u00e7ar a banda de condu\u00e7\u00e3o.\u00a0<strong>As folgas de banda<\/strong>\u00a0s\u00e3o naturalmente diferentes para diferentes materiais.\u00a0Por exemplo, o diamante \u00e9 um semicondutor de banda larga (\u00a0<sub>gap\u00a0<\/sub>\u00a0E\u00a0= 5,47 eV) com alto potencial como material de dispositivo eletr\u00f4nico em muitos dispositivos.\u00a0Por outro lado, o germ\u00e2nio possui uma pequena energia de gap de banda (\u00a0<sub>gap<\/sub>\u00a0E\u00a0= 0,67 eV), que requer a opera\u00e7\u00e3o do detector em temperaturas criog\u00eanicas.<\/li>\n<li><strong>N\u00edvel Fermi<\/strong>\u00a0.\u00a0O termo &#8220;n\u00edvel de Fermi&#8221; vem das\u00a0<strong>estat\u00edsticas<\/strong>\u00a0de\u00a0<strong>Fermi-Dirac<\/strong>\u00a0, que descrevem uma distribui\u00e7\u00e3o de part\u00edculas sobre os estados de energia em sistemas que consistem em f\u00e9rmions (el\u00e9trons) que obedecem ao\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/atomic-nuclear-physics\/atomic-theory\/pauli-exclusion-principle\/\">princ\u00edpio de exclus\u00e3o de Pauli<\/a>\u00a0.\u00a0Como eles n\u00e3o podem existir em estados de energia id\u00eanticos, o n\u00edvel de Fermi \u00e9 o termo usado para descrever o topo da cole\u00e7\u00e3o de\u00a0<strong>n\u00edveis de energia eletr\u00f4nica<\/strong>\u00a0na\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/thermodynamics\/thermodynamic-properties\/what-is-temperature-physics\/absolute-zero-temperature\/\">temperatura zero absoluta<\/a>\u00a0.\u00a0O\u00a0<strong>n\u00edvel Fermi<\/strong>\u00a0\u00e9 a superf\u00edcie do\u00a0<strong>mar Fermi<\/strong>no zero absoluto, onde nenhum el\u00e9tron ter\u00e1 energia suficiente para subir acima da superf\u00edcie.\u00a0Nos metais, o n\u00edvel de Fermi est\u00e1 na banda de condu\u00e7\u00e3o hipot\u00e9tica, dando origem a el\u00e9trons de condu\u00e7\u00e3o livre.\u00a0Nos semicondutores, a posi\u00e7\u00e3o do n\u00edvel de Fermi est\u00e1 dentro do gap, aproximadamente no meio do gap.<\/li>\n<li><strong><a href=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/extrinsic-doped-semiconductor-p-type-acceptor.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"alignright wp-image-26108 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/extrinsic-doped-semiconductor-p-type-acceptor.png\" alt=\"extr\u00ednseco - semicondutor dopado - tipo p - aceitador\" width=\"569\" height=\"392\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/extrinsic-doped-semiconductor-p-type-acceptor.png\" \/><\/a>Par de orif\u00edcio de el\u00e9tron<\/strong>\u00a0.\u00a0No semicondutor,\u00a0<strong>portadores de carga livre<\/strong>\u00a0s\u00e3o\u00a0<strong>el\u00e9trons<\/strong>\u00a0e\u00a0<strong>buracos de<\/strong>\u00a0el\u00e9trons (pares el\u00e9tron-buraco).\u00a0El\u00e9trons e orif\u00edcios s\u00e3o criados por\u00a0<strong>excita\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<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/atomic-nuclear-physics\/atom-properties-of-atoms\/\">\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.<\/li>\n<\/ul>\n<p>A condutividade de um semicondutor pode ser modelada em termos da\u00a0<strong>teoria 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 (pares el\u00e9tron-buraco) 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.\u00a0<strong>Os furos podem se mover de \u00e1tomo para \u00e1tomo<\/strong>\u00a0em materiais semicondutores \u00e0 medida que os el\u00e9trons deixam suas posi\u00e7\u00f5es.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights lgc-first lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\">\n<div class=\"su-spoiler su-spoiler-style-default su-spoiler-icon-arrow\" data-anchor=\"References\">\n<div class=\"su-spoiler-title\" tabindex=\"0\" role=\"button\"><\/div>\n<p>&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;.<\/p>\n<p>Este artigo \u00e9 baseado na tradu\u00e7\u00e3o autom\u00e1tica do artigo original em ingl\u00eas. Para mais informa\u00e7\u00f5es, consulte o artigo em ingl\u00eas. Voc\u00ea pode nos ajudar. Se voc\u00ea deseja corrigir a tradu\u00e7\u00e3o, envie-a para: translations@nuclear-power.com ou preencha o formul\u00e1rio de tradu\u00e7\u00e3o on-line. Agradecemos sua ajuda, atualizaremos a tradu\u00e7\u00e3o o mais r\u00e1pido poss\u00edvel. Obrigado.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>A semicondutividade \u00e9 determinada pela diferen\u00e7a de energia entre as bandas de val\u00eancia e de condu\u00e7\u00e3o.\u00a0Para entender o que \u00e9 semicondutor, precisamos definir esses termos.\u00a0Dosimetria de Radia\u00e7\u00e3o Em geral, os\u00a0semicondutores\u00a0s\u00e3o materiais, inorg\u00e2nicos ou org\u00e2nicos, que t\u00eam a capacidade de controlar sua condu\u00e7\u00e3o, dependendo da estrutura qu\u00edmica, temperatura, ilumina\u00e7\u00e3o e presen\u00e7a de dopantes.\u00a0O nome\u00a0semicondutor\u00a0vem do fato &#8230; <a title=\"O que \u00e9 Semicondutividade &#8211; Teoria das Bandas &#8211; Defini\u00e7\u00e3o\" class=\"read-more\" href=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/pt-br\/o-que-e-semicondutividade-teoria-das-bandas-definicao\/\" aria-label=\"More on O que \u00e9 Semicondutividade &#8211; Teoria das Bandas &#8211; Defini\u00e7\u00e3o\">Ler mais<\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":[],"categories":[51],"tags":[],"yoast_head":"<!-- This site is optimized with the Yoast SEO plugin v15.4 - https:\/\/yoast.com\/wordpress\/plugins\/seo\/ -->\n<title>O que \u00e9 Semicondutividade - Teoria das Bandas - Defini\u00e7\u00e3o<\/title>\n<meta name=\"description\" content=\"A semicondutividade \u00e9 determinada pela diferen\u00e7a de energia entre as bandas de val\u00eancia e de condu\u00e7\u00e3o. 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