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  1. 1. Semicondutores
  2. 2. http://www.prof2000.pt/users/lpa2Estrutura cristalina dossemicondutoresQuando os átomos se unem para formarem as moléculas de umasubstância, a distribuição e disposição desses átomos pode serordenada e organizada e designa-se por estrutura cristalina.O Germânio e o Silício possuem uma estrutura cristalina cúbicacomo é mostrado na seguinte figura.Átomo desilício
  3. 3. http://www.prof2000.pt/users/lpa3Ligação covalenteNessa estrutura cristalina, cadaátomo (representado por Si)une-se a outros quatro átomosvizinhos, por meio de ligaçõescovalentes, e cada um dosquatro electrões de valência deum átomo é compartilhado comum electrão do átomo vizinho,de modo que dois átomosadjacentes compartilham osdois electrões.
  4. 4. http://www.prof2000.pt/users/lpa4Estrutura cristalina dossemicondutoresNa prática, a estrutura cristalinailustrada na figura só éconseguida quando o cristal desilício é submetido à temperaturade zero graus absolutos (ou-273ºC). Nessa temperatura,todas as ligações covalentesestão completas os átomos têmoito electrões de valência o quefaz com que o átomo tenhaestabilidade química e molecular,logo não há electrões livres e,consequentemente o materialcomporta-se como um isolante.
  5. 5. http://www.prof2000.pt/users/lpa5Semicondutor intrínsecoUm semicondutor intrínsecoé um semicondutor no estadopuro. À temperatura de zerograus absolutos (-273ºC)comporta-se como um isolante,mas à temperatura ambiente(20ºC) já se torna um condutorporque o calor fornece aenergia térmica necessáriapara que alguns dos electrõesde valência deixem a ligaçãocovalente (deixando no seulugar uma lacuna) passando aexistir alguns electrões livresno semicondutor.
  6. 6. http://www.prof2000.pt/users/lpa6Semicondutor extrínsecoHá diversas formas de se provocar o aparecimento de pares electrão-lacuna livres no interior de um cristal semicondutor. Um deles é atravésda energia térmica (ou calor). Outra maneira, consiste em fazer comque um feixe de luz incida sobre o material semicondutor.Na prática, contudo, necessitamos de um cristal semicondutor em que onúmero de electrões livres seja bem superior ao número de lacunas, oude um cristal onde o número de lacunas seja bem superior ao númerode electrões livres. Isto é conseguido tomando-se um cristalsemicondutor puro (intrínseco) e adicionando-se a ele (dopagem), pormeio de técnicas especiais, uma determinada quantidade de outrostipos de átomos, aos quais chamamos de impurezas.Quando são adicionadas impurezas a um semicondutor puro(intrínseco) este passa a denominar-se por semicondutor extrínseco.
  7. 7. http://www.prof2000.pt/users/lpa7Processo de dopagemQuando são adicionadas impurezas a um semicondutor puro(intrínseco), este passa a ser um semicondutor extrínseco.As impurezas usadas na dopagem de um semicondutor intrínsecopodem ser de dois tipos: impurezas ou átomos dadores eimpurezas ou átomos aceitadores.Átomos dadores têm cinco electrões de valência(são pentavalentes): Arsénio (AS), Fósforo (P) ouAntimónio (Sb).Átomos aceitadores têm três electrões de valência(são trivalentes): Índio (In), Gálio (Ga), Boro (B) ouAlumínio (Al).
  8. 8. http://www.prof2000.pt/users/lpa8Semicondutor do tipo NA introdução de átomospentavalentes (como o Arsénio) numsemicondutor puro (intrínseco) fazcom que apareçam electrões livresno seu interior. Como esses átomosfornecem (doam) electrões ao cristalsemicondutor eles recebem o nomede impurezas dadoras ou átomosdadores. Todo o cristal de Silício ouGermânio, dopado com impurezasdadoras é designado porsemicondutor do tipo N (N denegativo, referindo-se à carga doelectrão).Electrão livredo Arsénio
  9. 9. http://www.prof2000.pt/users/lpa9Semicondutor do tipo PA introdução de átomos trivalentes(como o Índio) num semicondutorpuro (intrínseco) faz com queapareçam lacunas livres no seuinterior. Como esses átomosrecebem (ou aceitam) electrões elessão denominados impurezasaceitadoras ou átomos aceitadores.Todo o cristal puro de Silício ouGermânio, dopado com impurezasaceitadoras é designado porsemicondutor do tipo P (P depositivo, referindo-se à falta da carganegativa do electrão).
  10. 10. http://www.prof2000.pt/users/lpa10Portadores maioritários eminoritáriosNum semicondutor extrínseco do tipo N os electrões estãoem maioria designando-se por portadores maioritários dacorrente eléctrica. As lacunas (que são a ausência de umelectrão), por sua vez, estão em minoria e designam-se porportadores minoritários da corrente eléctrica.Num semicondutor extrínseco do tipo P as lacunas estãoem maioria designando-se por portadores maioritários dacorrente eléctrica. Os electrões, por sua vez, estão em minoriae designam-se por portadores minoritários da correnteeléctrica.
  11. 11. http://www.prof2000.pt/users/lpa11Movimento dos electrões e das lacunasnos semicondutores do tipo NNum cristal semicondutor tipo N o fluxo de electrões será muitomais intenso (sete larga) que o fluxo de lacunas (sete estreita)porque o número de electrões livres (portadores maioritários) émuito maior que o número de lacunas (portadores minoritários).A lacuna comporta-se como se fosse uma partícula semelhante ao electrão,porém com carga eléctrica positiva. Isto significa que, quando o semicondutor ésubmetido a uma diferença de potencial, a lacuna pode mover-se do mesmomodo que o electrão, mas em sentido contrário, uma vez que possui cargaeléctrica contrária. Enquanto os electrões livres se deslocam em direcção ao pólopositivo do gerador, as lacunas deslocam-se em direcção ao pólo negativo.Electrões Electrões
  12. 12. http://www.prof2000.pt/users/lpa12Movimento dos electrões e das lacunasnos semicondutores do tipo PNum cristal semicondutor tipo P o fluxo de lacunas será muitomais intenso (sete larga) que o fluxo de electrões (sete estreita)porque o número de lacunas livres (portadores maioritários) é muitomaior que o número de electrões livres (portadores minoritários).A lacuna comporta-se como se fosse uma partícula semelhante ao electrão,porém com carga eléctrica positiva. Isto significa que, quando o semicondutor ésubmetido a uma diferença de potencial, a lacuna pode mover-se do mesmomodo que o electrão, mas em sentido contrário, uma vez que possui cargaeléctrica contrária. Enquanto os electrões livres se deslocam em direcção ao pólopositivo do gerador, as lacunas deslocam-se em direcção ao pólo negativo.Electrões Electrões
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