Introdução aos semicondutores – Os projetos de engenharia

cupom com desconto - o melhor site de cupom de desconto cupomcomdesconto.com.br


introdução a semicondutores, tipos de semicondutores, semicondutores tipo p, semicondutores tipo n aplicações de semicondutoresOlá amigos! Espero que você esteja bem hoje. Eu te dou as boas-vindas a bordo. Neste artigo, vou detalhar a Introdução aos Semicondutores. Um semicondutor é um material cujas propriedades ficam entre o condutor e o isolador. O fluxo de corrente em um semicondutor é melhor do que o isolante e contamina do que o condutor. As propriedades dos semicondutores podem ser alertadas pela adição de impurezas, processo conhecido como dopagem. Quando os materiais semicondutores são dopados com átomos trivalentes como o boro, ele se comporta como um aceitador enquanto eles são dopados com átomos pentavalentes como o arsênio, o antimônio, ele se comporta como um doador. Quando a temperatura aumenta, a resistividade do material semicondutor cai, o que é oposto no caso do condutor, isto é, a resistividade aumenta com o aumento da temperatura. Neste artigo, vou acompanhá-lo na introdução completa de semicondutores, cobrindo os tipos, estrutura, funcionamento e material usado de semicondutores. Vamos mergulhar.

Introdução ao Semicondutor

  • Um semicondutor é um material cujas propriedades ficam entre o condutor e o isolante. Silício, germânio e arseneto de gálio são os semicondutores comuns usados ​​em muitas aplicações. O silício é o melhor semicondutor usado em muitos circuitos eletrônicos.
  • O silício carrega quatro elétrons nas camadas de valência, formando assim a ligação com o átomo de silício vizinho, dando-lhe uma estrutura orbital completa de oito elétrons muito estável, onde cada átomo compartilha um elétron.
  • O arsenieto de gálio é o segundo melhor material semicondutor usado em células solares, diodos de laser e circuitos integrados de frequência de microondas.

introdução a semicondutores, tipos de semicondutores, semicondutores tipo p, semicondutores tipo n aplicações de semicondutores

  • O doping é usado para personalizar as propriedades elétricas dos semicondutores. Os elementos doadores e aceitadores são adicionados aos materiais semicondutores para transformá-los em semicondutores do tipo N e do tipo P.
  • No doping, esses elementos são adicionados como uma impureza para alterar as propriedades elétricas do semicondutor. Não se confunda com os doadores e aceitantes, vamos abordá-los brevemente mais tarde neste post.
  • Os semicondutores não são bons isolantes nem bons condutores porque carregam poucos elétrons que podem circular livremente dentro do material. Os materiais semicondutores são compactados em forma de cristal, formando uma estrutura cristalina.

  • É importante notar que, em sua forma pura, os semicondutores quase não são usados ​​porque não são bons condutores nem bons isolantes. Eles são, entretanto, úteis quando impurezas são adicionadas aos materiais semicondutores.
  • Antes de prosseguirmos e definirmos os tipos de semicondutores, vamos primeiro estudar o funcionamento de condutores e isoladores.

Condutores

  • Os condutores são os materiais que suportam o fluxo de corrente e carregam resistência em micro ohms. A capacidade dos elétrons de se moverem livremente dentro dos materiais condutores permite que eles suportem o fluxo de corrente elétrica.
  • O cobre e o alumínio atuam como bons condutores. Os elétrons disponíveis na camada mais externa não são fortemente atraídos pelo núcleo pai, a razão pela qual esses elétrons se movem livremente e permitem que a corrente flua dentro do condutor.
  • O desvio eletrônico formado no material condutor é responsável pelo fluxo da corrente.
Leia Também  Tindie Blog | Visor de pontos lineares moderno, semelhante ao Nixie

introdução a semicondutores, tipos de semicondutores, semicondutores tipo p, semicondutores tipo n aplicações de semicondutores

  • Esta deriva é formada quando a voltagem é aplicada através do material condutor, o que permite que os elétrons na camada mais externa deixem seu átomo pai e vagueiem para construir a deriva eletrônica. O movimento desses elétrons depende da voltagem aplicada.
  • Cobre, prata, alumínio e carbono são os bons condutores que carregam muito poucos elétrons na camada mais externa e enquanto a voltagem é aplicada ao material, esses elétrons facilmente deixam a camada de valência que são combinados pelos átomos próximos, criando assim um ‘efeito dominó ‘que produz a corrente elétrica.
  • A energia é perdida durante o fluxo de corrente que gera calor, por isso você notará que os condutores ficam quentes com o fluxo de corrente.

Isolantes

  • Isoladores são os materiais que resistem ao fluxo de corrente. Eles são o oposto de condutores. Esses materiais não possuem elétrons que podem se mover livremente dentro do material.
  • Os elétrons na camada mais externa são fortemente atraídos pelo núcleo pai carregado positivamente. Quartzo, mármore e plásticos de PVC são exemplos comuns de isoladores.

introdução a semicondutores, tipos de semicondutores, semicondutores tipo p, semicondutores tipo n aplicações de semicondutores

  • Os isoladores são o componente principal de muitos circuitos eletrônicos porque sem eles esses circuitos entrariam em curto-circuito.
  • Os isoladores têm uma resistência de milhões de ohms e não são afetados pela mudança normal de temperatura, a menos que sejam colocados sob a influência de temperaturas muito altas, onde se transformam em condutores.
  • Materiais isolantes como vidro ou porcelana são adicionados aos cabos de transmissão para evitar curto-circuito. Já as placas de circuito impresso são compostas de resina de vidro epóxi.

Tipos de semicondutores

Existem dois tipos principais de semicondutores:1: Semicondutores intrínsecos2: Semicondutores extrínsecos

1: Semicondutores intrínsecos

  • Os semicondutores em sua forma pura são conhecidos como semicondutores intrínsecos. Simplificando, quando o número de buracos dentro do material é igual ao número de elétrons, o material se comporta como um semicondutor intrínseco.
  • Silício puro e germânio são os exemplos de semicondutores intrínsecos que vêm com lacunas de energia proibidas de 1,1 eV e 0,72 eV e respectivamente.

introdução a semicondutores, tipos de semicondutores, semicondutores tipo p, semicondutores tipo n aplicações de semicondutores

cupom com desconto - o melhor site de cupom de desconto cupomcomdesconto.com.br
  • O material semicondutor vem com duas bandas, ou seja, banda de valência e banda de condução. A banda de valência é a banda que transporta elétrons de valência (elétrons na camada mais externa de um átomo que podem ser compartilhados ou transferidos para outro átomo).


  • Nesta banda, o material contém a maior gama de energias eletrônicas. Por outro lado, a banda de condução vem com uma faixa baixa de estados eletrônicos vazios. O intervalo entre essas duas bandas é chamado de intervalo de energia proibido.
  • Essa lacuna de energia proibida é tão pequena no silício e no germânio em sua forma pura que, mesmo em temperatura ambiente normal, muitos elétrons carregam energia significativa e podem cruzar a lacuna entre a condução e a banda de valência.
Leia Também  Dicas de segurança para o Halloween - 123Dentist

2: Semicondutores extrínsecos

Semicondutores são chamados de semicondutores extrínsecos quando impurezas são adicionadas a eles para alterar suas propriedades elétricas. Os semicondutores extrínsecos são divididos em dois tipos com base no tipo de material de dopagem usado. Existem dois tipos principais de semicondutores extrínsecos chamados:a: Semicondutores extrínsecos tipo Nb: Semicondutores extrínsecos tipo P

a: Semicondutores extrínsecos tipo N

  • Esses tipos de semicondutores são formados quando um elemento de impureza pentavalente, como fósforo, antimônio ou arsênio, é adicionado ao semicondutor de silício ou arsenieto de germânio.
  • Esses elementos de impureza são conhecidos como impurezas pentavalentes e carregam cinco elétrons na camada mais externa, onde quatro são usados ​​para formar uma ligação com o átomo vizinho, deixando o um elétron livre quando a voltagem é aplicada.
  • As impurezas pentavalentes contêm um elétron livre para doar, razão pela qual são chamadas de doadores.

introdução a semicondutores, tipos de semicondutores, semicondutores tipo p, semicondutores tipo n aplicações de semicondutores

  • Fósforo e antimônio são impurezas pentavalentes comumente usadas para personalizar as propriedades elétricas dos semicondutores de silício. Esses elementos de impureza contêm cinco elétrons na camada mais externa, onde quatro formam a ligação, deixando um elétron livre.
  • O material resultante formado nesse caso carrega um excesso de elétrons livres, cada um com uma carga negativa, razão pela qual eles também são chamados de semicondutores do tipo N.
  • Os elétrons estão em excesso, portanto são denominados portadores majoritários da condutividade, deixando os buracos como portadores minoritários participando do processo de condutividade.
  • Quando a voltagem é aplicada ao material de silício, ela faz com que os elétrons se libertem da camada mais externa de silício e esse lugar seja ocupado pelos elétrons presentes na impureza doadora. Esse processo continua e os elétrons que deixam o átomo de silício são substituídos pelos elétrons do elemento doador.
  • Essa ação resulta em um elétron extra a cada vez, deixando mais elétrons do que lacunas. A razão pela qual os semicondutores do tipo N carregam uma carga negativa.

b: Semicondutores extrínsecos tipo P

  • Quando adicionamos impurezas trivalentes como boro ou alumínio no material semicondutor, eles formarão semicondutores do tipo p. Esses elementos de impureza trivalente carregam três elétrons na camada externa, portanto, eles não podem formar uma ligação completa, deixando muitos buracos dentro do material.
  • Neste caso, a rede cristalina contém dezenas de buracos e os elétrons estão significativamente ausentes na rede.
  • Agora, o cristal de silício contém um buraco, portanto, o elétron disponível no átomo vizinho tenta preencher esse buraco, o que resulta em outro buraco. Esse buraco é novamente preenchido pelo elétron vizinho, criando outro buraco.
  • Esse processo continua, fazendo com que toda a rede seja carregada positivamente com dezenas de buracos.
Leia Também  Tindie Blog | Um sensor de temperatura e umidade WiFi para cada cômodo da casa

introdução a semicondutores, tipos de semicondutores, semicondutores tipo p, semicondutores tipo n aplicações de semicondutores

  • Toda essa rede gera o número de buracos, criando uma escassez de elétrons, transformando todo o cristal dopado em um pólo positivo.
  • Como a adição de impureza trivalente produz orifícios, os materiais de impureza trivalente são comumente conhecidos como aceitadores. Porque estão sempre em posição de aceitar um elétron.
  • Nos semicondutores extrínsecos do tipo P, os buracos são denominados portadores majoritários e os elétrons são conhecidos como portadores minoritários no processo de condutividade.

  • Eles são chamados de semicondutores do tipo P porque a densidade do aceitador é sempre maior do que a densidade do doador, deixando a carga positiva em toda a estrutura cristalina.

Conclusão

Vamos resumir o que estudamos até agora.

  • Um semicondutor é um material que não é um bom condutor nem um bom isolante e cujas propriedades elétricas podem ser personalizadas com a adição de um elemento de impureza.
  • Os semicondutores são divididos em dois tipos principais. Os semicondutores intrínsecos que estão disponíveis na forma pura (nenhuma quantidade de impureza é adicionada a esses semicondutores) e os semicondutores extrínsecos cujas propriedades elétricas podem ser modificadas com a adição de elementos de impureza. Esses elementos de impureza definem o tipo de semicondutor extrínseco.
  • Se a impureza for um material trivalente, os semicondutores resultantes formados serão semicondutores do tipo P, também conhecidos como aceitadores que carregam apenas três elétrons na camada de valência, incapazes de formar uma ligação orbital completa contendo oito elétrons.
  • Eles estão sempre em posição de aceitar elétrons e, neste caso, o número de lacunas é maior do que o número de elétrons. A razão pela qual eles carregam uma carga positiva.
  • Por outro lado, quando uma impureza pentavalente é incluída no material semicondutor, eles constituem material semicondutor do tipo n.
  • Essa impureza pentavalente contém cinco elétrons na camada mais externa, da qual os elétrons formam a ligação com o átomo vizinho, deixando um elétron livre. Nesse caso, o número de elétrons é maior do que o número de lacunas e eles carregam uma carga negativa.

Isso é tudo por hoje. Espero que você ache este artigo útil. Se você tiver alguma dúvida, pode me abordar na seção abaixo. Adoraria ajudá-lo da melhor maneira que puder. Você está convidado a apresentar suas sugestões na seção de comentários abaixo, eles nos ajudam a criar conteúdo de qualidade. Obrigado por ler este post.

cupom com desconto - o melhor site de cupom de desconto cupomcomdesconto.com.br