Semicondutores

Semicondutores são materiais que possuem condutividade intermediária, entre condutores e isolantes. Esses pequenos dispositivos são impactantes na sociedade atual, pois estão presentes em todos os aparelhos eletrônicos. A maioria dos semicondutores é composta por silício, porém, o germânio também pode ser utilizado por possuir propriedades em comum. São semicondutores o diodo, o LED e o transistor.

Funcionamento

O silício possui quatro elétrons em sua camada de valência e estabelece quatro ligações com os átomos vizinhos, criando uma rede cristalina. Como todos os elétrons estabelecem ligações covalentes, eles não podem se mover, sendo assim, não podem conduzir corrente elétrica, portanto, quando puro, o silício possui condutividade próxima de zero. Essa condição pode ser alterada de duas formas:

• Variando a temperatura: em baixas temperaturas, o silício apresenta as camadas da banda de valência preenchidas por elétrons. Conforme se eleva a temperatura, os elétrons da última camada “libertam-se” de sua ligação, tornando-se elétrons livres que podem conduzir corrente elétrica.

• Pelo processo de dopagem: consiste na adição de uma substância diferente do silício, que pode ser denominada impureza. Com esse processo, é possível controlar a concentração de portadores de carga e assim modificar as propriedades elétricas do material.

Tipos de dopagem

A dopagem pode ser de dois tipos: N ou P

Tipo N – São adicionados ao silício átomos de fósforo ou arsênio. Esses elementos possuem cinco elétrons na sua camada de valência, porém, ao serem acrescentados à rede cristalina do silício, não é possível que todos esses elétrons estabeleçam ligações. Fica, portanto, um elétron livre, que se caracteriza por possuir carga negativa, por isso a denominação N. Pouca quantidade dessas impurezas já possibilita a existência de elétrons livres suficientes para estabelecer corrente elétrica.

Tipo P – as substâncias adicionadas podem ser o bório ou o gálio. Esses elementos possuem apenas três elementos na última camada, que, quando se ligam ao átomo de silício, deixam um “buraco”, ou seja, a falta de um elétron, o que possibilita a passagem da corrente elétrica. Essa ausência tem a propriedade de carga positiva, por isso o nome P.