Projetos

Universidade de São Paulo
Instituto de Física de São Carlos
Laboratório Avançado de Física

Condutividade Elétrica e Efeito Hall em Semicondutores
– em função da temperatura

Introdução
Do ponto de vista prático, um semicondutor é um material cuja resistividade elétrica, à temperatura ambiente, possui um valor dentro da faixa de 10-2 - 109 Ω-cm. As propriedades de um semicondutor são definidas pelo comportamento dos portadores de carga: elétrons (portadores de carga negativa) e buracos (portadores de carga positiva). Se o semicondutor é um cristal puro, o número de elétrons n é igual ao número de buracos p, pois para cada elétron que passa para a banda de condução, é criado um buraco na banda de valência. Estes são denominados de portadores de carga intrínsecos.
Para uso prático de um semicondutor, este é impurificado de tal forma que seja capaz de doar elétrons para a banda de condução (fazendo com que seja um cristal tipo n) ou de aceitar elétrons da banda de valência, criando buracos (fazendo com que seja um cristal tipo p). As impurezas que produzem este efeito são denominadas de portadores carga extrínsecos; em tais cristais a concentração de portadores é diferente (n ≠ p).
A estrutura de bandas de energia de um semicondutor sem impurezas seria aquela mostrada na figura 1, onde do lado esquerdo temos a distribuição de Fermi f(ε) para um gás de elétrons livres e do lado direito temos a densidade de estados D(ε).
A posição do nível de Fermi é medida a partir da banda de condução e definida por
N (ε)

3

 m∗  4
EF = −
+ kTln h 
 m∗ 
2
 e
Eg

Eg

EF

NÍVEL DE
FERMI

DE ESTADOS

BANDA DE
CONDUÇÃO

f (ε)

ENERGIA

DENSIDADE

BANDA
NORMALMENTE
PREENCHIDA

OUTRAS BANDAS
PREENCHIDAS

(1)

Como o nível de Fermi fica debaixo da banda de condução, EF é um valor negativo, Eg é a energia da banda
∗
∗ proibida e m h e me são as massas efetivas dos buracos e elétrons respectivamente, k a constante de