O que são semicondutores e para que são usados?

Um material semicondutor é aquele que em determinadas circunstâncias permite a passagem de corrente elétrica, enquanto que, se houver outras diferentes, impede a transmissão de corrente elétrica e atua como isolante. Porém, quando falamos em semicondutores de uma forma mais coloquial e nos referimos ao mundo automotivo (e eletrônica em geral), estamos nos referindo àquela série de “chips” e elementos que encontramos em uma placa eletrônica e que efetivamente, materiais semicondutores como o silício são usados ​​para sua fabricação.

O que é um semicondutor?

Um semi condutor é todo aquele material que pode atuar tanto como condutor permitindo a passagem de uma corrente elétrica ou como isolante impedindo-a de acordo com diversos fatores como a temperatura ambiente, o tipo de estrutura atômica do mesmo ou o campo elétrico ou magnético ao qual Portanto, encontramos na natureza vários materiais semicondutores, entre os quais se destacam o silício (Si) e o germânio (Ge) pelo seu maior uso industrial, embora existam também outros menos difundidos como o enxofre (S), o boro (B) ou cádmio (Cd).

Porém, para este uso industrial, não se utiliza silício ou germânio em seu estado puro, que são conhecidos como semicondutores intrínsecos, mas sim os chamados semicondutores extrínsecos, que nada mais são do que um semicondutor natural com impurezas obtidas por meio de um processo de dopagem.

Por que um semicondutor conduz ou não conduz eletricidade?

Agora, o que há de especial nesses materiais para permitir que a corrente elétrica passe às vezes sim, às vezes não? Deixando de lado a precisão química e física, vamos nos concentrar em dois tipos típicos de semicondutores para ilustrar essa pequena explicação: silício com impurezas de fósforo e silício com impurezas de alumínio.

Se você se lembrar dessas aulas de química, podemos pensar em um átomo como se fosse o Sistema Solar : no centro está o núcleo e os elétrons giram em torno dele. Com exceção da primeira órbita que só pode ter dois elétrons, as demais têm espaço para oito deles e, de fato, os átomos “querem” ter sempre todas as suas órbitas (tecnicamente chamadas orbitais) completas para atingir o estado mais estável possível .

No caso dos semicondutores do tipo p , dentro dos quais o silício é enquadrado com impurezas de alumínio , há uma ligação covalente em que ambos os átomos compartilham os elétrons de suas últimas órbitas, resultando em um total de sete nessa última camada (quatro de silício e três de alumínio). O problema é que ainda falta mais um elétron para completá-lo e, no momento em que o “captura”, um material com carga negativa é criado .

Em contraste, em semicondutores do tipo n , como o silício com impurezas de fósforo, ocorre o contrário. Nesse caso, temos quatro elétrons do silício e cinco do fósforo, então é necessário lançar um elétron para chegar a essa órbita de oito, o que dá origem a um material carregado negativamente .

Bem, a “mágica” ocorre quando um semicondutor do tipo n é contatado com um semicondutor do tipo p e conectado a uma fonte elétrica. Se o pólo positivo coincidir com o tipo p carregado negativamente, diz-se que ocorre uma polarização direta que permite a passagem de eletricidade. Ao contrário, se o pólo positivo estiver conectado ao tipo n, também carregado positivamente, a polarização é inversa e ele atuaria como isolante.

Por que isso está acontecendo? A forma mais imediata é pensar que no caso de polarização reversa, ao conectar o pólo positivo com o tipo n de igual polaridade “cargas do mesmo sinal se repelem” , enquanto o inverso se atraem e assim o faz permitem a circulação de elétrons, ou seja, de uma corrente elétrica, que nada mais é do que um fluxo de cargas negativas.

Para que são usados ​​os semicondutores?

A aplicação mais imediata de um semicondutor é a de um diodo , entre os quais estão os conhecidos diodos emissores de luz ou LEDs. Assim, dependendo do tipo de deusa, pode-se modular e / ou retificar um sinal para obter luz, ou ainda converter corrente alternada em corrente contínua.

No entanto, a aplicação mais importante de semicondutores está na fabricação de transistores. Esses dispositivos, que podem ser do tipo npn ou pnp, permitem obter um sinal de saída em resposta a uma entrada e, desde sua invenção em 1947, representaram uma pequena grande revolução na eletrônica de consumo, deixando para trás os vazios mais volumosos, caros e menos confiáveis tubos.

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