Agrupamento de Átomos

Quando os átomos de germânio ou silício se agrupam entre si, formam uma estrutura cristalina, isto é, as substâncias cujos átomos se posicionam no espaço, formam uma estrutura ordenada.

Nessa estrutura cada átomo se une a quatro outros átomos que são vizinhos por meio de ligações covalentes, e cada um dos quatro elétrons de valência de um átomo é compartilhado com um átomo vizinho, de modo que dois átomos próximos
compartilham os dois elétrons, está difícil entender? observe a figura abaixo sem pressa e com muita atenção.

Assim fica fácil descobrir que os átomos de germânio e os átomos de silício tem uma camada de valência com 4 elétrons.

Se nas estruturas com germânio ou com silício não fosse possível romper a ligações covalentes, elas serviriam como materiais isolantes.

Mas o que de fato acontece, é que com o aumento da temperatura algumas ligações covalentes recebem uma quantidade mínima de energia, mas o suficiente para se romperem, e com o rompimento fazem com que os elétrons das ligações rompidas se movimentem sem obstáculos no interior do cristal, por isso é que são chamados de elétrons livres.

Veja a figura abaixo e observe como existe um elétron livre.

Com a quebra das ligações covalentes, no local onde tinha um elétron de valência, passa a ter uma região com carga positiva, porque o átomo era neutro e foi abandonado por um elétron.

A ciência que estuda estes fenômenos denomina a região positiva de lacuna, também sendo conhecida como buraco.

As lacunas não tem existência real, pois são apenas espaços vazios provocados por elétrons que abandonam as ligações covalentes que são rompidas.

Sempre que uma ligação covalente é rompida, surgem, simultaneamente um elétron e uma lacuna.

Mas pode acontecer ao contrário, ou seja, um elétron pode preencher o lugar de uma lacuna, completando a ligação covalente, é o processo de recombinação.

Como tanto os elétrons como as lacunas sempre aparecem e desaparecem aos pares, podemos afirmar que o número de lacunas é sempre igual ao de elétrons livres.

Quando o cristal de silício ou o cristal de germânio é submetido a uma diferença de potencial, os elétrons livres se movem na direção do maior potencial elétrico e as lacunas por conseqüência se movem no sentido contrário ao movimento dos elétrons.

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