Para o semicondutor Arseneto de Gálio (GaAs), à temperatura ambiente (300K): Determine o potencial de contato - a barreira de potencial da junção (dica: use os dois níveis de Fermi para o cálculo)

Passo 1

Beleza, vamos lá! Temos um exercício sobre o semicondutor Arseneto de Gálio (GaAs) à temperatura ambiente (300K). A gente precisa determinar o potencial de contato, que é a barreira de potencial da junção. Para resolver isso, vamos usar os dois níveis de Fermi. Vamos precisar entender sobre níveis de Fermi, junções de semicondutores e como calcular a barreira de potencial usando esses conceitos.

Passo 2

Primeiro, vamos falar sobre o nível de Fermi. O nível de Fermi é a energia química que os elétrons têm em um material. Em um semicondutor, ele indica a distribuição dos elétrons no material. Quando temos uma junção entre dois semicondutores, cada lado tem seu próprio nível de Fermi.

Passo 3

No caso do GaAs, que é um semicondutor do tipo III-V, podemos considerar que temos duas regiões com diferentes níveis de Fermi. Para encontrar a barreira de potencial, precisamos calcular a diferença entre esses níveis de Fermi.

Passo 4

A barreira de potencial ( phi = EF,n - EF,pq ) pode ser encontrada usando a fórmula:
onde:
  • é o nível de Fermi do lado tipo n,
  • é o nível de Fermi do lado tipo p,
  • é a carga elementar (aproximadamente C).

Passo 5

Vamos assumir que, à temperatura ambiente, os níveis de Fermi para os semicondutores tipo n e tipo p estão ajustados de forma que a diferença entre eles determina a barreira de potencial na junção. Sem valores específicos para e , vamos considerar que essa diferença é conhecida ou pode ser calculada com base nas propriedades do GaAs.

Passo 6

Se tivermos os valores de phi = EF,n - EF,pq e , substituímos na fórmula:
Isso nos dará o valor da barreira de potencial em volts.

Resposta

Então, o potencial de contato – a barreira de potencial da junção para o GaAs a 300K é dado por:
phi = EF,n - EF,pq
Esse valor depende da diferença entre os níveis de Fermi dos lados tipo n e tipo p do semicondutor.

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