O fenômeno de fotocondução que ocorre em materiais semicondu...

Próximas questões
Com base no mesmo assunto
Q2413539 Eletrônica

O fenômeno de fotocondução que ocorre em materiais semicondutores destacou-se por sua aplicação em células fotovoltaicas para geração de energia elétrica a partir da energia solar. A energia do fóton incidente sobre o material deve ser suficiente para que o elétron seja excitado da banda de valência para a banda de condução. Logo, o comprimento de onda máximo da luz que irá produzir a fotocondução está relacionado ao gap de energia no material semicondutor. Dado um semicondutor CdS (Egap = 2,59 eV), o comprimento de onda máximo do fóton necessário para produzir um par elétron-buraco no mateiral será de aproximadamente: (Considere: h=6,63x10-34 J.s; c=3,0x108 m/s).

Alternativas

Gabarito comentado

Confira o gabarito comentado por um dos nossos professores

Alternativa correta: A - 479 nm.

Vamos entender o fenômeno de fotocondução em materiais semicondutores. Esse fenômeno ocorre quando a luz incide sobre um material semicondutor, fazendo com que elétrons sejam excitados da banda de valência para a banda de condução, gerando assim um par elétron-buraco. Para que isso aconteça, a energia do fóton incidente deve ser igual ou superior ao gap de energia do material.

No caso do semicondutor CdS, o gap de energia é de 2,59 eV. Para encontrar o comprimento de onda máximo que pode ainda causar essa excitação, usamos a relação entre energia e comprimento de onda: E = h*c/λ, onde E é a energia do fóton, h é a constante de Planck, c é a velocidade da luz, e λ é o comprimento de onda.

Transformando a energia de elétron-volts para joules (1 eV = 1,6 x 10^-19 J), temos:

E = 2,59 eV * 1,6 x 10^-19 J/eV = 4,144 x 10^-19 J.

Substituímos na fórmula para encontrar λ:

λ = h*c/E = (6,63 x 10^-34 J.s * 3,0 x 10^8 m/s) / 4,144 x 10^-19 J ≈ 4,79 x 10^-7 m = 479 nm.

Portanto, o comprimento de onda máximo é aproximadamente 479 nm, que corresponde à alternativa A.

Agora, vamos justificar as alternativas incorretas:

  • B - 230 nm: Este valor de comprimento de onda é muito pequeno, indicando uma energia de fóton maior do que a necessária para o CdS.
  • C - 816 nm: Este valor é muito grande, o que significa que a energia do fóton seria menor do que o exigido para atravessar o gap do CdS.
  • D - 624 nm: Este valor de comprimento de onda também é maior do que o necessário, indicando insuficiência energética para excitar os elétrons.
  • E - 359 nm: Apesar de mais próximo, ainda representa uma energia de fóton maior do que a mínima necessária.

Com base nesses cálculos e explicações, a resposta correta é a alternativa A - 479 nm, que está em conformidade com o valor calculado.

Gostou do comentário? Deixe sua avaliação aqui embaixo!

Clique para visualizar este gabarito

Visualize o gabarito desta questão clicando no botão abaixo