Semicondutores

Materiais de baixa condutividade elétrica

Bolsas de Estudo

Os semicondutores são materiais que possuem capacidade de mudar sua condição de isolante para condutor com bastante facilidade.

Sua condutividade elétrica é intermediária, ou seja, os elementos semicondutores estão entre os condutores e os isolantes.

Em condições normais os semicondutores não permitem a passagem de corrente elétrica. Isso ocorre porque os átomos desses materiais possuem apenas quatro elétrons na camada de valência, portanto, não são estáveis.

No entanto, sob certas circunstâncias, os semicondutores podem passar a conduzir corrente elétrica. Graças a forma como os seus átomos se agrupam, os elementos semicondutores podem conseguir estabilidade ao fazer quatro ligações químicas covalentes, ficando assim com oito elétrons e se tornando condutores de eletricidade.

A mudança da capacidade isolante para condutora deve-se ao fato de os semicondutores possuírem uma banda proibida intermediária. A banda proibida ou band gap fica localizada entre a camada de valência do átomo e a região chamada camada de condução, região que ao receber um campo elétrico é capaz de formar uma corrente elétrica.

Desse modo, ao receber certa quantidade de energia, os elétrons se tornam livres e saem da camada de valência para a camada de condução. Para um melhor entendimento sobre os semicondutores, se faz necessário a compressão do conceito de condutividade.

Condutividade

A condutividade é uma propriedade da eletricidade que consiste na capacidade de um material em permitir a passagem da corrente elétrica. Ela depende da estrutura da molécula e do átomo desses materiais.

Os materiais bons condutores possuem uma estrutura interna com muitos elétrons que estão vinculados fragilmente, de modo que se movem com maior facilidade. A condutividade elétrica dos semicondutores varia de acordo com as condições ambientais ou de estado elétrico.

Muito utilizados em equipamentos eletrônicos, os semicondutores podem ser de silício ou de germânio. Eles são usados para a fabricação de componentes eletrônicos, como, por exemplo, o LED, o transistor e diodo.

A condutividade dos semicondutores pode ser alterada através da variação da temperatura ou pelo processo de dopagem, que consiste na adição de uma substância diferente do silício ou do germânio, que pode ser chamada de impureza. Esse processo permite controlar a concentração de portadores de carga e assim modificar as propriedades elétricas do material.

Tipos de semicondutores

Os materiais semicondutores podem apresentar condução intrínseca ou condução extrínseca. Os semicondutores que apresentam condução intrínseca são elementos simples, como o silício e o germânio.

Esses elementos químicos possuem quatro elétrons na camada de valência e formam ligações covalentes que dificultam o deslocamento dos elétrons, dificultando a condução de carga elétrica.

Para que haja a condução, nesse caso, é necessário que se forneça uma quantidade de energia a esses semicondutores. Assim, ao receber calor, luz ou a aplicação de uma tensão elétrica, os elétrons que formam as ligações ficam “livres” e tornam o material passível de conduzir corrente elétrica.

Para transformar um material semicondutor em material condutor é preciso que se forneça cargas elétricas necessárias para que haja excesso de carga negativa. Essa condução de corrente elétrica é chamada condução extrínseca.

 É possível obter excesso de cargas através da inserção de elementos com mais elétrons na camada de valência que os do material semicondutor que serve de base. Esse processo recebe o nome de dopagem.

Semicondutores
Os semicondutores são essenciais para indústria eletrônica. (Foto: Pixabay)

Emprego dos semicondutores

Os materiais semicondutores são sensíveis a condições ambientais como a temperatura ou o estado elétrico, seja com carga elétrica positiva ou negativa. Eles têm aplicabilidade na prática e são muito importantes para o dia a dia das pessoas.

Seu emprego é importante na fabricação de componentes eletrônicos como diodos, transístores, LED e dentre outros produtos tecnológicos como microprocessadores, chips e nanocircuitos usados em nanotecnologia.

Atualmente o silício é um elemento primordial na indústria eletrônica e na produção de seus componentes. Devido às características como sua capacidade de resistir melhor a altas temperaturas, o semicondutor silício tem tomado o lugar do germânio, anteriormente bastante utilizado nos componentes eletrônico.

Ultimamente, os avanços tecnológicos na área de eletrônico têm levado à obtenção de alguns materiais compostos com propriedades semicondutoras. Entre eles estão o arseneto de gálio (GaAs) e o fosfeto de índio (InP). No entanto o seu uso ainda é limitado.

Faça a referência deste conteúdo seguindo as normas da ABNT:

DIAS, Fabiana. Semicondutores; Guia Estudo. Disponível em

< https://www.guiaestudo.com.br/semicondutores >. Acesso em 18 de novembro de 2019 às 16:15.

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