Semicondutores – O que são e para que servem!
Você sabe o que são semicondutores? Conheça neste artigo do Mundo da Elétrica o que é um semicondutor e como o semicondutor se caracteriza, veja também para o que servem os semicondutores. Vamos lá pessoal?
A resistência elétrica é a oposição que os materiais têm à passagem da corrente elétrica. Essa resistência tem a ver com as características atômicas de cada material. Tanto os materiais com grande oposição à passagem de corrente elétrica quanto os materiais que facilitam essa passagem tem grande emprego nos circuitos elétricos.
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Além destas duas condições citadas, existem materiais que são um meio termo, estes são os semicondutores! Os materiais semicondutores são sensíveis às condições ambientais, eles possuem uma resistência elétrica que varia de acordo com a temperatura e com um processo chamado dopagem.
Em condições químicas normais, os materiais semicondutores não são capazes de conduzir energia elétrica. A constituição atômica dos semicondutores é tetravalente, o que significa que possuem apenas quatro camadas de valência, tornando-os elementos não estáveis.
Para tornarem-se condutores, os semicondutores precisam ter seus átomos agrupados, para ganharem estabilidade. Esse agrupamento ocorre quando existem ligações químicas covalentes, onde os átomos passam a ter oito elétrons, tornando-se condutores de eletricidade.
Os semicondutores tornam-se condutores graças à chamada banda proibida intermediária. Essa camada fica localizada entre a camada de valência e a camada de condução do átomo, região que, ao receber um campo elétrico, forma uma corrente elétrica.
Desta maneira ocorre a transição do estado isolante para o estado condutor, pois ao receber certa camada de energia, os elétrons tornam-se livres e vão da camada de valência para a camada de condução.
Os principais elementos semicondutores são o silício e o germânio, que possuem quatro elétrons na camada de valência em condições químicas normais.
O silício e o germânio são utilizados para a fabricação de componentes eletrônicos como por exemplo, os transistores, diodos semicondutores, microprocessadores, chips, nano circuitos, LEDs, entre outros produtos tecnológicos presentes em praticamente todos os eletroeletrônicos que utilizamos hoje.
Componentes feitos de materiais semicondutores.
Alteração dos estados do semicondutor
Como dito anteriormente, o semicondutor torna-se um condutor quando os seus elétrons se deslocam das camadas. Variar o estado do semicondutor, tornando possível este deslocamento dos elétrons, é possível de duas formas: variando a temperatura e pelo processo de dopagem.
- Variação da temperatura: o silício tem as suas camadas de bandas de valência preenchidas nas temperaturas mais baixas. Elevando-se a temperatura, estes elétrons libertam-se da última camada, tornando-se elétrons livres capazes de conduzir a energia elétrica.
- Processo de dopagem: a dopagem acontece quando é adicionada alguma impureza, ou seja, outro material, ao silício. Com esse processo é possível controlar os portadores de carga e modificar as propriedades condutoras do material.
Essa dopagem ainda pode ser dividida em dois tipos, o tipo N (negativo) e o tipo P (positivo).
- Dopagem tipo N: A impureza adicionada ao silício pode ser o fósforo ou o arsênio. Esses elementos possuem cinco elétrons na camada de valência. Os quatro elétrons do silício não estabelecem ligações com todos os elementos da camada do elemento acrescentado, desta maneira, sobra um elétron que se caracteriza por possuir carga negativa, denominando a dopagem como tipo N.
- Dopagem tipo P: A impureza adicionada ao silício pode ser o bóhrio ou o gálio. Esses elementos possuem apenas três elétrons na camada de valência. Os elementos do silício fazem as ligações com esses três elétrons, mas sobra um espaço. Esse espaço se caracteriza por possuir carga positiva, denominando a dopagem como tipo P.
Conforme dito anteriormente, o silício e o germânio são exemplos de materiais semicondutores. Esses materiais são muito usados para construir o diodo semicondutor, elemento fundamental para os mais diversos circuitos eletrônicos. Para saber mais sobre o diodo semicondutor, veja o vídeo a seguir do Mundo da Elétrica.
Gostou de aprender sobre os semicondutores? Caso tenha alguma dúvida, deixe nos comentários para a gente! Para aprender mais sobre eletricidade, não deixem de ler os outros artigos do site Mundo da Elétrica.
Sobre o autor
Eletricista desde 2006, Henrique Mattede também é autor, professor, técnico em eletrotécnica e engenheiro eletricista em formação. É educador renomado na área de eletricidade e um dos precursores do ensino de eletricidade na internet brasileira. Já produziu mais de 1000 videoaulas no canal Mundo da Elétrica no Youtube, cursos profissionalizantes e centenas de artigos técnicos. O conteúdo produzido por Henrique é referência em escolas, faculdades e universidades e já recebeu mais de 120 milhões de acessos na internet.
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