Title

Semicondutores intrínsecos e extrínsecos: Conceitos fundamentais, comparação de materiais e aplicações tecnológicas

Intrinsic and extrinsic semiconductors: Fundamental concepts, material comparison and technological applications

Authorship

AZEVEDO, ARY MACHADO DE; SILVEIRA, PEDRO HENRIQUE POUBEL MENDONÇA DA; JUNIO, RAÍ FELIPE PEREIRA; SILVA, DOUGLAS SANTOS; SOARES, JOANA BATISTA; FONTES, JOSÉ CARLOS FERREIRA; FIGUEIREDO, ANDRÉ BENHUR DA SILVA

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SILVA, DOUGLAS SANTOS

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SOARES, JOANA BATISTA

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FONTES, JOSÉ CARLOS FERREIRA

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DOI

10.5151/2594-5327-44362

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Abstract

Os semicondutores constituem a base material da microeletrônica, da eletrônica de potência, da optoeletrônica, dos sensores e das tecnologias fotovoltaicas. Este artigo de revisão apresenta os conceitos fundamentais associados aos semicondutores intrínsecos e extrínsecos, discutindo estrutura cristalina, tipo de ligação, formação de bandas de energia, portadores de carga, dopagem do tipo n e do tipo p e relação entre propriedades do material e aplicações tecnológicas. São comparados materiais como Si, Ge, SiC, SiGe e SiO2, este último tratado corretamente como dielétrico tecnológico e não como semicondutor intrínseco convencional. Também são organizadas informações sobre semicondutores extrínsecos relevantes para transistores, diodos, microprocessadores, memórias, LEDs, displays e células solares. A revisão evidencia que a escolha do material depende do compromisso entre gap de energia, mobilidade de portadores, estabilidade térmica, compatibilidade de processamento, custo, maturidade industrial e requisitos específicos de cada dispositivo.

Semiconductors are the material basis of microelectronics, power electronics, optoelectronics, sensors and photovoltaic technologies. This review article presents the fundamental concepts associated with intrinsic and extrinsic semiconductors, emphasizing electronic structure, crystalline arrangement, chemical bonding, energy band gap, doping and charge carrier control. The manuscript compares technologically relevant systems, including Si, SiO2, SiC, Ge and SiGe, as well as doped semiconductors such as Si:B, Si:P, Si:As, Ge-based alloys, SiC, GaN, ZnO and GaAs. The discussion relates materials selection to transistors, diodes, microprocessors, memory chips, LEDs, displays and solar cells. Overall, the review shows that semiconductor performance depends not only on band gap, but also on interfaces, defects, dopant activation, carrier mobility, thermal stability and process compatibility.

Keywords

Semicondutores, Dopagem, Microeletrônica, Optoeletrônica

Semiconductors, Doping, Microelectronics, Optoelectronics