A definição mais básica de um semicondutor seria um componente eléctrico que conduz electricidade durante parte do tempo. A electricidade é uma parte essencial da nossa vida quotidiana e está presente em praticamente todo o lado. Em cada casa há aparelhos, televisores, sistemas de satélite e uma grande variedade de artigos mais pequenos que ficam sem electricidade. Para que estes artigos possam funcionar, a electricidade tem de chegar até eles através de fios que permitam que a electricidade flua através deles. Um condutor é simplesmente um material que tem a capacidade de conduzir esta electricidade necessária. Os semicondutores também conduzem electricidade, mas apenas numa extensão menor do que os condutores normais. A quantidade de electricidade que é conduzida depende do tipo de material que é utilizado, bem como da sua mistura e tamanho. Os semicondutores são feitos de materiais especiais que permitem uma condutividade intermediária entre um isolante e um condutor. Isto apenas significa que tem algumas propriedades físicas muito únicas que estão algures entre isoladores como o vidro e condutores de alumínio como o vidro. Um processo denominado “doping” é usado para adicionar impurezas a semicondutores puros que literalmente alteram a condutividade do material.
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O que torna os semicondutores importantes?
Para compreender a importância do trabalho dos semicondutores, é importante compreender a diferença básica entre a electrónica e a electricidade. Ambos estão afiliados à energia elétrica e podem gerar, transferir e utilizar essa energia. A principal diferença entre estes dois é que a electricidade está basicamente relacionada com a utilização de energia eléctrica em aplicações da vida real, tais como iluminação, aquecimento ou motores. A electrónica, por outro lado, está principalmente preocupada com aplicações como o controlo de energia ou a comunicação. Exemplos de dispositivos eletrônicos incluem termostatos, rádios ou controles de velocidade de motores elétricos. A verdadeira importância de um semicondutor é que eles podem ser tanto isoladores quanto condutores. Um semicondutor pode ser usado na capacidade de um condutor, ou de um isolante. Condições variáveis podem afetar a condutividade de um semicondutor. Quando vários tipos diferentes de semicondutores são combinados, eles podem gerar propriedades elétricas especiais em vários dispositivos, permitindo o controle de sinais elétricos específicos. Os semicondutores são frequentemente utilizados na fabricação de dispositivos eletrônicos, bem como de circuitos integrados.
Vários tipos de semicondutores
Existem duas categorias básicas de semicondutores: Extrínsecos e Intrínsecos. Os semicondutores Intrínsecos são feitos de materiais muito puros e, portanto, produzem condutores muito pobres. Os semicondutores intrínsecos têm um número igual de portadores negativos e positivos chamados electrões e furos, respectivamente. Am semicondutor extrínseco é aquele em que a condutividade é melhorada através da adição de impurezas, o processo de dopagem. O doping pode produzir duas categorias diferentes de semicondutores: carga negativa (tipo n) ou carga positiva (tipo p). Os semicondutores estão disponíveis como um composto ou como um elemento. Os semicondutores mais comuns e básicos são o silício e o germânio. Tanto os semicondutores de silício como os de germânio têm uma estrutura cristalina que é chamada de “malha diamantada”. Isto significa que o átomo está no centro e todos os seus vizinhos estão situados ao redor dos cantos do tetraedro. Existem muitos semicondutores de elementos puros diferentes, bem como ligas e compostos. Os semicondutores compostos têm alguma vantagem na medida em que podem fornecer uma gama muito ampla de mobilidades e brechas de energia. Isto significa simplesmente que os materiais têm qualidades e propriedades que correspondem a requisitos muito específicos. Por este motivo, existem alguns semicondutores que são considerados como semicondutores de banda larga.
Por que são importantes as propriedades de um semicondutor?
Semicondutores têm numerosas propriedades que os condutores e isoladores não têm. Estas propriedades são definidas pelos elétrons que são capazes de saltar a banda de valância para a banda de condução ou vice-versa. Uma das coisas que podem afectar um electrão e dar-lhe a energia extra para fazer o salto para a banda condutora é a temperatura. Isto, claro, também deixa um buraco na banda de valência onde o electrão estava anteriormente localizado. A luz também pode ser um elemento que fornece um impulso energético para criar um par “buraco de electrões”. Este processo é denominado absorção. Quando a corrente num semicondutor é aumentada devido à absorção de fótons, é chamada fotocondutividade. Os fótons têm energias variadas. O fóton é uma partícula associada à luz que pode comportar-se como uma onda ou como uma partícula.

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