1. 24/06/13 Dopagem eletrônica – Wikipédia, a enciclopédia livre
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Dopagem eletrônica
Origem: Wikipédia, a enciclopédia livre.
Nota: Se procura por dopagem em nível de desambiguação, consulte Dopagem.
Se procura por dopagem bioquímica em humanos ou animais, consulte Dopagem bioquímica.
Dopagem eletrônica ou simplemente dopagem, quando não houver possibilidade de confusão ou pelo uso no
domínio específico ou restrito da eletrônica de semicondutores, é a adição de impurezas químicas elementares
(usualmente índio ou fósforo) em elemento químico semicondutor puro (ou o germânio ou o silício, notadamente
este último, na era atual), com a finalidade de dotá-los de propriedades de semicondução controlada
específica (presença majoritária de portadores de carga ou tipo P, as lacunas, ou tipo N, os elétrons,
respectivamente para as adições de índio e de fósforo), para aplicação em dispositivos eletrônicos
elementares de circuitos.
Índice
1 História
2 Semicondutor intrínseco
3 Semicondutor dopado
4 Aceitadoras e doadoras
5 Ver também
6 Referências bibliográficas
História
A dopagem de semicondutores foi desenvolvida originalmente por John Robert Woodyard, a serviço da Sperry
Gyroscope Company, durante a Segunda Guerra Mundial. Seu deslocamento para a área de radares impediu
Woodyard de prosseguir na pesquisa de dopagem de semicondutores. Entretanto, após o fim da guerra, sua
patente foi objeto de extenso litígio com Sperry Rand. Um trabalho relacionado ao de Woodyard foi
desenvolvido nos Laboratórios Bell por Gordon K. Teal e Morgan Sparks.
Semicondutor intrínseco
Um cristal de material semicondutor que contenha não-intencionalmente não mais que apenas um (1) átomo
de elemento químico estranho (qualquer que seja) para cada um bilhão (10 ) de átomos do material em foco, é
dito semicondutor intrínseco, para caracterizar que as suas propriedades físico-químicas são, em essência (ou
"intrinseca", propriamente) as do semicondutor. Note-se que o teor relativo de impurezas — ou a razão de
impureza — para o cristal intrínseco é expresso por 1:10 ou, como também se usa dizer, 1 ppb (uma parte
por bilhão).
Essa presença — diga-se — apenas acidental de teor tão insignificante (1 ppb) não é suficiente para interferir
na estabilidade tetracovalente do material semicondutor base (germânio ou silício, usualmente), vale dizer, no
processo de manutenção das quebras ou rupturas de ligações (gerando elétrons e buracos aos pares), e
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consequentemente, na constância da recombinação de pares. O cristal permanece, pois, estável.
Contudo, deve ficar suficientemente claro que intrínseco não é o mesmo que quimicamente puro, vez que,
para esta espécie o teor de impurezas não é virtualmente, senão realmente nulo, ausente qualquer traço ou
vestígio de elemento estranho. Essa consideração, contudo, tem importância apenas em pesquisas dedicadas
ultra-refinadas.
Semicondutor dopado
Em contraste, o cristal de semicondutor que contenha intencionalmente cerca de um (1) átomo de elemento
químico desejado (não qualquer elemento) para cada um milhão (10 ) de átomos do material em foco, é dito
semicondutor dopado, para assim caracterizar que as suas propriedades físico-químicas já não são mais, em
essência (ou "intrinseca", propriamente) as do semicondutor e, sim, ditadas pela presença do (ou dos, pois às
vezes se utilizam dois ou mais agregados) dopante(s). Note-se que o teor relativo de impurezas — ou a razão
de impureza — para o cristal dopado é expresso por 1:10 ou, como também se usa dizer, 1 ppm (uma parte
por milhão).
Assim, semicondutores dopados para controle exibem cerca de mil vezes mais "impurezas" que os
semicondutores intrínsecos.
Dopados, pois, em teores na faixa citada (cerca de 1 ppm), dizem-se semicondutores extrínsecos. Quando o
nível de dopagem (ou de impurezas) é significativamente mais elevado, eventualmente descontrolado, dizem-se
semicondutores degenerados.
Aceitadoras e doadoras
Como impurezas químicas elementares aceitadoras eletrônicas figuram boro, alumínio, gálio, índio e tálio, com
uso mais frequente do índio (todos trivalentes), permitindo, portanto, a constituição de cristais
semicondutores controlados tipo P. Como impurezas químicas elementares doadoras eletrônicas comparecem
fósforo, arsênio, antimônio e bismuto, com uso mais frequente do fósforo (todos pentavalentes), permitindo,
assim, a constituição de cristais semicondutores controlados tipo N.
Cristais semicondutores dopados do tipo P apresentam lacunas como portadores majoritários de carga elétrica
(elétrons sendo minoritários). Já o contrário ocorre com os cristais semicondutores dopados do tipo N, que
apresentam elétrons como portadores majoritários de carga elétrica (sendo as lacunas os minoritários). Isso faz
toda a diferença de comportamento entre os dois tipos de cristais dopados e é precisamente do "casamento",
conotativamente, de ambos os tipos em várias modalidades que nasce a Eletrônica semicondutora em toda a sua
pujança.
Ver também
Junção PN
Referências bibliográficas
MELO, Hilton & INTRATOR, Edmond. Dispositivos semicondutores. Rio de Janeiro (RJ), Brasil: Ao
Livro Técnico S.A., 1972.
1. ↑ US Patent No.2,530,110, filed, 1944, granted 1950
2. ↑ Morton, P. L. et al. (1985). John Robert Woodyard, Electrical Engineering: Berkeley
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