Semicondutores

Explicamos o que é um semicondutor elétrico, seus tipos, aplicações e exemplos. Além disso, materiais condutores e isolantes.

O que é um semicondutor?

semicondutores são materiais capazes de atuar como condutores elétricos ou isolantes elétricos, dependendo das condições físicas em que se encontram. Essas condições geralmente envolvem temperatura e pressão, a incidência de radiação ou a intensidade do campo elétrico ou magnético ao qual o material está submetido.

Os semicondutores são compostos por elementos químicos muito diferentes, que de fato provêm de diferentes regiões da Tabela Periódica, mas que compartilham certas características químicas (geralmente são tetravalentes), que lhes conferem suas propriedades elétricas particulares. Na atualidade, O semicondutor mais utilizado é o silício (Si).principalmente na indústria eletrônica e de informática.

Junto com os materiais isolantes, os semicondutores foram descoberto em 1727 pelo físico e naturalista inglês Stephen Gray (1666-1736), mas as leis que descrevem seu comportamento e propriedades foram descritas bem mais tarde, em 1821, pelo famoso físico alemão Georg Simon Ohm (1789-1854).

Também: Propriedades da matéria

aplicações de semicondutores

semicondutores são especialmente útil na indústria eletrônica, pois permitem conduzir e modular a corrente elétrica de acordo com os padrões necessários. Por esta razão, é usual que sejam utilizados para:

• transistores
• Circuitos integrados
• diodos elétricos
• Sensores ópticos
• lasers de estado sólido
• Moduladores de acionamento elétrico (como um amplificador de guitarra elétrica)

tipos de semicondutores

Os semicondutores podem ser de dois tipos diferentes, dependendo de sua resposta ao ambiente físico em que se encontram:

semicondutores intrínsecos

Eles são constituídos por um único tipo de átomos, dispostos em moléculas tetraédricas (ou seja, quatro átomos com valência 4) e seus átomos unidos por ligações covalentes.

Esta configuração química impede a livre movimentação dos elétrons ao redor da molécula, exceto em caso de aumento de temperatura: então os elétrons pegam parte da energia disponível e “saltam”, deixando um espaço livre que se traduz em carga positiva, que por sua vez atrairá novos elétrons. Esse processo é chamado de recombinação, e a quantidade de calor necessária para isso depende do elemento químico em questão.

semicondutores extrínsecos

Esses materiais permitir um processo de dopagem, ou seja, permitem que algum tipo de impureza seja incluído em sua configuração atômica. Dependendo dessas impurezas, que podem ser pentavalentes ou trivalentes, os materiais semicondutores são divididos em dois:

• Semicondutores extrínsecos do tipo N (doadores). Nesses tipos de materiais, os elétrons superam os buracos ou portadores de carga livre (“espaços” de carga positiva). Quando uma diferença de potencial é aplicada ao material, os elétrons livres se movem para a esquerda do material e os buracos para a direita. Quando os buracos atingem a extremidade direita, os elétrons do circuito externo entram no semicondutor e ocorre a transmissão de corrente elétrica.
• Semicondutores extrínsecos tipo P (aceitadores). Nestes materiais, a impureza adicionada, ao invés de aumentar os elétrons disponíveis, aumenta os buracos, assim, falamos de material aceptor adicionado, pois há uma demanda de elétrons maior do que a disponibilidade e cada “espaço” livre onde um elétron deveria ir serve para facilitar o fluxo de corrente.

Exemplos de Materiais Semicondutores

Os semicondutores mais comuns usados ​​na indústria são:

• Silício (Sim)
• Germânio (Ge), muitas vezes em ligas de silício
• Arsenieto de Gálio (GaAs)
• Enxofre
• Oxigênio
• Cádmio
• Selênio
• índio
• Outros materiais químicos resultantes da combinação de elementos dos grupos 12 e 13 da tabela periódica, com elementos dos grupos 16 e 15, respectivamente.

materiais condutores

Ao contrário dos semicondutores, cujas propriedades de condução elétrica variam, os materiais condutores Eles estão sempre dispostos a transmitir eletricidadedevido à configuração eletrônica de seus átomos. A referida condutividade pode oscilar e ser afetada em certo grau pelo estado físico do ambiente, uma vez que a condutividade elétrica não é absoluta.

Exemplos de materiais condutores são a grande maioria dos metais (ferro, mercúrio, cobre, alumínio, etc.) e água.

materiais isolantes

Por fim, os materiais isolantes são aqueles que resistem à condução de eletricidade, ou seja, impedem a passagem de elétrons e são úteis, portanto, para se proteger da eletricidade, para evitar que ela siga um curso livre ou produza curtos-circuitos. Os isoladores também não isolam cem por cento com eficiência, eles têm um limite (tensão de ruptura) a partir do qual a energia é tão intensa que eles não conseguem manter sua condição de isoladores e, portanto, transmitem corrente elétrica, pelo menos em certo grau.

Exemplos de materiais isolantes são plástico, cerâmica, vidro, madeira e papel.

Mais em: Isolador elétrico

Referências

• “Semicondutor” na Wikipedia.
• “Semicondutores” na Escola Universitária de Engenharia Técnica Industrial (Espanha).
• “O que é um semicondutor? Uma explicação simples” (vídeo) na MindMachineTV.
• “Propriedades de materiais semicondutores e condutores” (vídeo) em CienciaMX.
• “Introdução ao semicondutor” (vídeo) na Khan Academy.
• “Semicondutor (eletrônica)” na Enciclopédia Britânica.