Qual dos seguintes elementos SE utilizado na dopagem do silício produziria um semi-condutor do tipo n (excesso de e-): o Ga, o As ou o C? Fundamente e contextualize todas as suas respostas.

Passo 1

Beleza, vamos lá! O exercício pergunta qual elemento, ao ser usado para dopar o silício, resulta em um semicondutor do tipo n, ou seja, com excesso de elétrons. Os elementos em questão são Gálio (Ga), Arsênico (As) e Carbono ©. Para resolver isso, precisamos entender um pouco sobre dopagem de semicondutores e as características dos elementos envolvidos.

Passo 2

Primeiro, vamos falar sobre dopagem. Dopagem é o processo de adicionar impurezas controladas em um semicondutor puro (como o silício) para modificar suas propriedades elétricas. Existem dois tipos principais: dopagem do tipo n (negativo) e do tipo p (positivo).

Passo 3

Para criar um semicondutor do tipo n, adicionamos um elemento que tem mais elétrons de valência do que o silício. O silício tem 4 elétrons na camada de valência. Ao adicionar um elemento com 5 elétrons de valência, como o Arsênico (As), fornecemos elétrons extras que aumentam a condutividade elétrica.

Passo 4

Agora, vamos analisar os elementos mencionados:
  • Gálio (Ga): Pertence ao grupo III da tabela periódica e tem 3 elétrons de valência. Como tem menos elétrons que o silício, ele cria “lacunas” de elétrons, levando a um semicondutor do tipo p.
  • Arsênico (As): Faz parte do grupo V e possui 5 elétrons de valência. Esse elétron extra contribui para a formação de um semicondutor do tipo n.
  • Carbono ©: Também está no grupo IV, assim como o silício, com 4 elétrons de valência. Normalmente, o carbono não altera significativamente a condutividade quando usado como dopante para criar semicondutores do tipo n.

Passo 5

Com base nessa análise, o Arsênico (As) é o elemento que, ao ser usado na dopagem do silício, introduz elétrons extras, caracterizando um semicondutor do tipo n.

Resposta

O Arsênico (As) é o elemento que, ao dopar o silício, produz um semicondutor do tipo n, devido ao excesso de elétrons que ele aporta ao material.

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