Semicondutores de Germânio e a Visão Geral dos Semicondutores
Os semicondutores, materiais inorgânicos ou orgânicos, desempenham um papel crucial no mundo da tecnologia, controlando sua condução com base na estrutura química, temperatura, iluminação e presença de dopantes. Estes materiais apresentam uma condutividade elétrica entre um metal, como cobre ou ouro, e um isolante, como o vidro, com uma lacuna de energia menor que 4eV (aproximadamente 1eV).
Na física do estado sólido, essa lacuna de energia, ou banda proibida, é a faixa entre a banda de valência e a banda de condução onde os estados de elétrons são proibidos. Diferente dos condutores, os elétrons dos semicondutores necessitam de energia (por exemplo, de radiação ionizante) para cruzar a banda proibida e alcançar a banda de condução. Suas propriedades são definidas pela lacuna de energia entre as bandas de valência e de condução.
Semicondutor de Germânio
O Germânio (Ge) é um material semicondutor que foi amplamente utilizado em dispositivos eletrônicos nos primórdios da tecnologia de semicondutores, antes da adoção generalizada do silício. O germânio possui uma banda proibida de 0.67 eV, menor que a do silício (1.1 eV) e arsenieto de gálio (1.4 eV). Uma das principais vantagens do germânio é sua alta mobilidade de elétrons, superando a do silício. Isso permite maiores velocidades de elétrons e comutações mais rápidas, adequadas para dispositivos eletrônicos de alta frequência como receptores de rádio e transistores.
O germânio também apresenta excelentes propriedades ópticas, sendo adequado para detectores infravermelhos e outros dispositivos optoeletrônicos. Possui um alto coeficiente de absorção para luz no espectro infravermelho, tornando-o altamente sensível à radiação infravermelha. Contudo, sua baixa estabilidade térmica e maior suscetibilidade a impurezas limitam seu uso em aplicações de alta temperatura. Embora o germânio tenha sido em grande parte substituído pelo silício na maioria das aplicações de semicondutores, ele ainda é usado em aplicações especializadas onde suas propriedades únicas são vantajosas.
Tipos de Semicondutores
Os semicondutores podem ser classificados em dois tipos básicos com base em suas propriedades eletrônicas:
- Semicondutores Intrínsecos: São semicondutores puros, constituídos por um único elemento (por exemplo, Silício, Germânio), sem dopagem intencional com impurezas. Eles conduzem eletricidade quando aquecidos, permitindo que alguns elétrons ganhem energia suficiente para se libertarem de suas ligações e tornarem-se elétrons livres na banda de condução.
- Semicondutores Extrínsecos: São semicondutores impuros, intencionalmente dopados com impurezas para alterar suas propriedades eletrônicas. Eles podem ser classificados em:
- p-tipo: Nesses semicondutores, átomos de impureza como o boro são introduzidos no material semicondutor. Estas impurezas têm menos elétrons de valência que o material semicondutor, resultando na criação de “buracos” (ausência de elétrons) na banda de valência.
- n-tipo: Nesses semicondutores, átomos de impureza como o fósforo são introduzidos no material semicondutor. Estas impurezas têm mais elétrons de valência que o material semicondutor, resultando em elétrons excessivos na banda de condução.
Propriedades-chave de Semicondutores Selecionados
