Em um material semicondutor, como o silício, um único fóton pode gerar quatro portadores de carga por meio de um processo denominado ionização por impacto. Veja como isso acontece:
1. Absorção de fóton:Quando um fóton com energia suficiente interage com um material semicondutor, ele pode ser absorvido por um átomo na rede semicondutora. Essa energia é transferida para um elétron dentro do átomo, fazendo com que ele seja excitado para um estado de energia mais elevado.
2. Geração de par elétron-buraco:O elétron excitado sai de sua posição original, criando um buraco carregado positivamente onde estava anteriormente localizado. Isso forma um par elétron-buraco, que são os portadores de carga iniciais no semicondutor.
3. Transferência de Energia:O elétron excitado interage ainda mais com outros átomos do semicondutor, transferindo seu excesso de energia por meio de colisões. Ao colidir com átomos, perde energia e eventualmente volta a um estado de energia mais baixo.
4. Ionização por impacto:Durante essas colisões, o elétron excitado pode transferir energia suficiente para outros elétrons na rede semicondutora, fazendo com que sejam excitados e eventualmente desalojados de suas posições originais. Este processo é conhecido como ionização por impacto. Como resultado, cada um desses elétrons excitados adicionais pode criar novos pares elétron-buraco, multiplicando o número de portadores de carga.
5. Efeito Avalanche:Esses pares elétron-buraco recém-gerados podem sofrer ainda mais ionização por impacto, gerando ainda mais portadores de carga. Este efeito em cascata cria uma avalanche de portadores de carga, amplificando o sinal original do único fóton absorvido.
Como resultado deste processo, um único fóton pode gerar múltiplos pares elétron-buraco, criando assim quatro portadores de carga – dois elétrons e dois buracos – no material semicondutor. Este fenômeno é particularmente importante em dispositivos semicondutores como fotodiodos e células solares, onde a absorção de fótons leva à produção de corrente elétrica.
