Para o semicondutor Arseneto de Gálio (GaAs), à temperatura ambiente (300K): Desenhe o diagrama de energia do GaAs-p e do GaAs-n separados, indicando a energia da banda de condução e de valência e o nível de Fermi de cada um, e um diagrama de energia da junção p-n do GaAs

Passo 1

Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Precisamos desenhar os diagramas de energia para o Arseneto de Gálio ( ) tanto na forma tipo p quanto tipo n, indicando a energia da banda de condução, a banda de valência e o nível de Fermi em cada caso. Além disso, vamos montar o diagrama de energia para a junção p-n do . Para isso, vamos precisar entender os conceitos de bandas de energia, dopagem em semicondutores e nível de Fermi.

Passo 2

Primeiro, vamos relembrar o que são as bandas de condução e de valência. Em um semicondutor, a banda de valência é a faixa de energia que está cheia de elétrons à temperatura zero, enquanto a banda de condução é onde os elétrons podem se mover livremente, conduzindo eletricidade. A diferença de energia entre essas duas bandas é chamada de gap de banda ( ).

Passo 3

Agora, o nível de Fermi ( ) é o nível de energia que separa os estados eletrônicos ocupados dos desocupados a temperatura zero. Em um semicondutor intrínseco (puro), o nível de Fermi está aproximadamente no meio do gap de banda. Mas quando dopamos o semicondutor, esse nível se desloca.

Passo 4

Vamos falar sobre o tipo p. Ao dopar o com impurezas tróficas (aceita elétrons), criamos “lacunas” (buracos) que atuam como portadores de carga positivos. Isso faz com que o nível de Fermi se desloque para cima, próximo à banda de valência.

Passo 5

Por outro lado, no tipo n, dopamos com impurezas doadoras que adicionam elétrons extras, aumentando a concentração de portadores de carga negativos. Nesse caso, o nível de Fermi se desloca para baixo, próximo à banda de condução.

Passo 6

Por fim, ao juntar o tipo p e tipo n, formamos uma junção p-n. No diagrama de energia dessa junção, a banda de condução e a banda de valência se alinham de modo que há uma barreira de potencial na interface. O nível de Fermi se nivela através da junção, criando uma região de depleção onde os portadores de carga se recombinam.

Resposta

Portanto, os diagramas de energia do tipo p e tipo n mostram as bandas de valência e condução com os níveis de Fermi deslocados respectivamente para cima e para baixo. Na junção p-n, as bandas se alinham formando uma barreira de potencial, e o nível de Fermi se iguala, caracterizando a região de depleção.

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