Semicondutores: características e aplicações

Os objetos semicondutores são materiais de extrema importância na ciência da Eletrônica. Com essa série de explicações pretendemos abordar suas características, aplicações e destacar sua importância para a construção dos mais diversos tipos de componentes e circuitos eletrônicos, tais como diodos, transístores, circuitos integrados, e muitos outros.

O que são semicondutores?

Semicondutores são sólidos geralmente cristalinos de condutividade elétrica intermediária entre condutores e isolantes. Os semicondutores são em muitos pontos parecidos aos materiais cerâmicos, podendo ser assim considerados como uma subclasse da cerâmica.

Muito utilizado em equipamentos eletrônicos, os semicondutores são rígidos capazes de mudar sua condição de isolante para condutores com ampla facilidade. Isso se deve ao fato de que os semicondutores possuem uma banda proibida intermediária.

Essa banda proibida é a região localizada entre as bandas de valência, ou camada de valência do átomo, e a banda de condução (região onde, sob ação de um campo elétrico, se cria a corrente elétrica).

Quando os elétrons recebem certa quantidade de energia, eles se tornam livres e se libertam das camadas de valência para as camadas de condução.

Condutividade

A condutividade dos semicondutores pode ser modificada variando-se a temperatura, o que faz com que alcancem uma condutividade semelhante à dos metais.

A condutividade dos semicondutores provenientes de excitações térmicas é chamada condutividade intrínseca.
Os semicondutores podem ser de silício ou germânio, utilizados para a fabricação de componentes eletrônicos, como, por exemplo, os transistores.

Bandas de Valência, banda proibida e banda de condução de: Isolantes, condutores e semicondutores.

Sob temperatura 0 K os semicondutores contem a camada de valência totalmente preenchida e um ∆E relativamente baixo (entre o ∆E dos condutores e dos isolantes), o que possibilita controlar a condutividade deles variando a temperatura.

As variedades de circuitos eletrônicos são utilizados para a produção de ligas metálicas, na preparação de silicones, na indústria cerâmica e, por ser um material semicondutor muito abundante, tem um interesse muito especial na indústria eletrônica e microeletrônica, como material básico para a produção de chips para transistores, pilhas solares e, em diversas

Dopagem

Como os semicondutores em condições normais apresentam uma condução muito pequena, alguns átomos (num processo muito útil) são substituídos por impurezas, com a intenção de aumentar a condutividade.

– Impureza doadora:

Corresponde aos elementos químicos que contem cinco elétrons na última camada, que quando colocados na estrutura do semicondutor, terão quatro elétrons envolvidos em ligações covalentes (sobra um, que fica simplesmente livre). O semicondutor dopado com uma impureza doadora é chamado do tipo N.

– Impureza aceitadora:

Corresponde aos elementos químicos que contem três elétrons na última camada, que se colocados na estrutura do semicondutor, terão três elétrons envolvidos em ligações covalentes (falta um, o que consiste na formação de um buraco). O semicondutor dopado com uma impureza aceitadora é chamado do tipo P.

Esta pequena base teórica possibilita o compreendimento de componentes como os diodos e os transistores.

Podemos através deste trabalho encontrar as principais propriedades dos elementos semicondutores, bem como, as técnicas de dopagem para poder utilizar os materiais, as formas de purificação e as suas principais aplicações dentro das atividades que serão exercidas após a conclusão do texto.

Identificamos que estes elementos são de extrema importância para a eletrônica digital bem como para a eletrotécnica, onde utiliza-se de retificadores de corrente, reguladores de tensões e muitas outras aplicações.

Contudo o foco de buscar o conhecimento sobre o comportamento de corrente e tensão nos semicondutores, será satisfatório a todos que se permitirem. Esse esclarecimento define que os materiais ou dispositivos semicondutores possuem características elétricas que proporcionam o controle de corrente e tensão, sendo que tais dissipam pequenas quantidades de calor, facilitando sua aplicação em larga escala.