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Semicondutor

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Semicondutor

  1. 1. 24/06/13 Semicondutor – Wikipédia, a enciclopédia livrept.wikipedia.org/wiki/Semicondutor 1/4A Wikipédia possui o portal:Portal de eletrônicaA Wikipédia possui o portal:Portal de FísicaEletromagnetismoRepresentação do vetor campo elétrico deuma onda eletromagnética circularmentepolarizada.SemicondutorOrigem: Wikipédia, a enciclopédia livre.Semicondutores são sólidos geralmente cristalinos de condutividadeelétrica intermediária entre condutores e isolantes. Os semicondutoressão, quando puros e cristalinos, a temperaturas muito baixas, excelentesisolantes. Ao contrário do comportamento observado nos metais,contudo, a condutividade dos semicondutores puros (intrínsecos)aumenta significativamente com a temperatura. Usualmente, àtemperatura ambiente, exibem ainda baixa condutividade, sendo por talbons isolantes quando em condições de manuseio. Tornam-secondutores se consideravelmente aquecidos, contudo.Os materiais semicondutores podem ser tratados quimicamentede diferentes maneiras de forma a tornarem-se tão condutoresquanto o necessário à temperatura ambiente (dopagem). Acombinação de semicondutores com diferentes tipos de dopagensfaz emergir propriedades elétricas não observáveis quandoseparados, propriedades muito úteis sobretudo no controle decorrentes elétricas.Quando intrínsecos, possuem em sua composição tipicamenteelemento ou combinação de elementos que lhes confiram umaestrutura covalente com todos os orbitais eletrônicos ligantes detodos os átomos sempre completos. Não há por tal portadoresde carga elétrica estruturalmente livres quando puros.Quimicamente viáveis há os semicondutores do grupo IV (vertabela periódica), como os de germânico ou, com vantagens àtemperatura ambiente, os de silício; do grupo III-V, comdestaque para o arseneto de gálio, nitreto de gálio, sulfeto decádmio, arseneto de índio, e certamente outros comestequiometrias mais sofisticadas. Os elementos no compostodevem aparecer sempre dispostos em estrutura cristalina semfalhas ou imperfeições, o que justifica o emprego de técnicas deprodução elaboradas e especialmente desenvolvidas para garantir tal simetria.A dopagem é feita utilizando-se elementos diferentes dos que integram a rede semicondutora, usualmente oselementos da coluna III (para semicondutores tipo P) ou da coluna V (para semicondutores tipo N). É contudotambém comum o emprego de elementos de outras colunas, incluso a coluna IV, tanto para a obtenção desemicondutores do tipo P como do tipo N.Os semicondutores são em muito pontos semelhantes aos materiais cerâmicos, podendo ser consideradoscomo uma subclasse da cerâmica.Eletrostática [Expandir]História [Expandir]Magnetostática [Expandir]Eletrodinâmica [Expandir]Circuitos elétricos [Expandir]Físicos [Expandir]
  2. 2. 24/06/13 Semicondutor – Wikipédia, a enciclopédia livrept.wikipedia.org/wiki/Semicondutor 2/4Seu emprego é importante na fabricação de componentes eletrônicos tais como diodos, transístores e outros dediversos graus de complexidade tecnológica, microprocessadores, e nanocircuitos usados em nanotecnologia.Portanto atualmente o elemento semicondutor é primordial na indústria eletrônica e confecção de seuscomponentes.Índice1 História2 Introdução3 Poços, fios e pontos quânticos3.1 Fios quânticos4 Ver tambémHistóriaEm 1874, Braun descobriu o efeito semicondutor em alguns sulfetos metálicos. Os primeiros elementosestudados foram o sulfeto de chumbo e o sulfeto de ferro. Em 1878 e 1879 David E. Hughes iniciou pesquisasno efeito semicondutor, a princípio como curiosidade, pois foi percebido ao acaso pelo cientista.Embora Hughes não conhecesse o trabalho de James Clerk Maxwell, descobriu uma maneira de emitir ondaseletromagnéticas a partir de semicondutores. Em função de suas experiências acabou por inventar o detectoreletromagnético por efeito semicondutivo, o diodo.IntroduçãoDe uma maneira geral, semicondutores são sólidos nos quais à temperatura de 0 K (zero Kelvin)ou(-273,15 °C) seus elétrons preenchem todos os estados disponíveis na banda de energia mais alta, isto é abanda de valência.Um facto conhecido na física do estado sólido é que a condutividade elétrica é devida somente aos elétrons embandas parcialmente cheias. Portanto a condutividade dos semicondutores à temperatura ambiente é causadapela excitação de uns poucos elétrons da banda de valência para a banda de condução. A quantidade deenergia necessária para tirar um elétron da banda de valência e libertá-lo na banda de condução é quedetermina se um sólido será um condutor, semicondutor ou isolante. Para um semicondutor esta energia é emtorno de 1 eV (elétron-volt), para isolantes esta energia é dezenas de vezes maior. Nos condutores existemsempre bandas de energia semi preenchidas, portanto não existe uma quantidade mínima de energia necessáriapara se libertar seus elétrons.Nos semicondutores a condutividade não é causada apenas pelos elétrons que conseguiram pular para a bandade condução. Os buracos também chamados de lacunas que eles deixaram na banda de condução tambémdão contribuição importante. Tão importante que este buracos são tratados como partículas normais com cargapositiva, oposta à do elétron, e-Poços, fios e pontos quânticos
  3. 3. 24/06/13 Semicondutor – Wikipédia, a enciclopédia livrept.wikipedia.org/wiki/Semicondutor 3/4A principal diferença entre os condutores sólidos é o chamado gap de energia. Ele define qual material é umcondutor. Considerando que o gap é a energia necessária para a transição da banda de valência para a bandade condução, quanto menor o gap, mais fácil de promover um elétron de uma banda para a outra e com issoaumentar a condução desse material. Os metais possuem sobreposição de suas bandas, o que permite a livrepassagem de elétrons (os chamados, elétrons livre), isso é, não há o gap impedindo a corrente elétrica (O queexplica o porquê da temperatura alta atrapalhar a passagem de corrente). Já os semicondutores, possuem umgap grande quando comparados aos metais, portanto a condução nesses materiais fica condicionada à energiade excitação dos elétrons, ou seja, quanto maior a temperatura maior será a energia térmica dos elétrons e comisso mais elétrons serão promovidos à banda de condução, aumentando assim a condutividade do material.Cada um dos tipos conhecidos de semicondutores possui um Gap característico.Esta diferença nos gaps permite, através do uso de semicondutores diferentes, criar-se corredores onde épossível prender os elétrons e restringir seus movimentos. Isto é feito através de sanduíches desemicondutores. Um fatia muito fina (da ordem de algumas dezenas de angstrons) é prensada entre dois pãesde material semicondutor com Gap de energia maior que o suficiente para pular para a banda de condução dospães. Portanto na direção perpendicular ao recheio eles ainda estão confinados à banda de valência. Aspropriedades destes elétrons, devido à restrição de movimento ao plano do recheio e ao tamanho da fatia,podem ser bastante diferentes do semicondutor original. A estrutura obtida desta forma é chamada de poçoquântico, apesar de na verdade ser um plano quântico.A ideia do plano foi estendida para uma verdadeira geometria quântica com retas e pontos.Um semicondutor também conduzirá eletricidade quando luz de cor apropriada incidir nele. Uma placa deselênio puro normalmente é um bom isolante, e qualquer carga elétrica colocada sobre sua superfície alipermanecerá por longos períodos, desde que esteja escuro. Se a placa for exposta à luz, entretanto, a cargaescapará para fora da placa quase que imediatamente.Fios quânticosOs fios quânticos são formados da mesma maneira que os poços. Para isto é removida um fatia muito fina dosanduíche (levando o pão e recheio) e prensando-a novamente entre outros semicondutores de forma aconfinar o movimento dos elétrons a apenas uma direção. Isto cria um fio quântico.Se agora o processo for novamente repetido, removendo-se um pedaço do fio de prensado-o entre novascamadas de semicondutores, o que temos no final é uma pequena porção de matéria (ex. semicondutor) na qualseus elétrons e buracos estão confinados tridimensionalmente. Esta nanoestrutura é chamada de ponto quântico.O termo quântico é usado para descrever estes dispositivos porque a dimensão da largura de confinamentocausa uma re-discretização dos níveis de energia criando bandas de energia artificiais e controláveis emlaboratório. E é neste controle fino dos novos níveis de energia que reside toda a importância destesdispositivos. As propriedades eletrônicas dos elétrons nestas estruturas podem ser construídas e os dispositivosplanejados como uma projeto de engenharia. As propriedades destes dispositivos são ainda objeto de estudo eprovavelmente estes serão os componentes da eletrônica do futuro.Ver tambémCondutorDiodoIsolanteLEDTransistor

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