Tipos e classificações de materiais semicondutores

Descrição

Os materiais semicondutores são essenciais para a eletrônica moderna. Eles são usados na criação de vários dispositivos, como transistores, diodos e circuitos integrados. Esta postagem do blog abordará os aspectos fundamentais dos semicondutores, incluindo sua classificação, princípio de funcionamento e os diferentes tipos usados nos setores atualmente.

O que é um semicondutor?

Um semicondutor é um material que tem condutividade elétrica entre a de um condutor e a de um isolante. Isso significa que, sob certas condições, os semicondutores podem conduzir eletricidade, mas não são tão condutores quanto os metais. Os materiais semicondutores mais conhecidos são o silício (Si)e o germânio (Ge), cujas propriedades os tornam essenciais para a fabricação de componentes eletrônicos, como microchips, células solares e diodos emissores de luz (LEDs).

As propriedades condutoras dos semicondutores podem ser modificadas com a introdução de impurezas, um processo conhecido como dopagem. Ao adicionar diferentes tipos de dopantes, a condutividade elétrica do material pode ser controlada, possibilitando a criação de características elétricas específicas para diferentes aplicações.

Como os semicondutores funcionam?

Os semicondutores dependem do comportamento de elétrons e buracos para conduzir eletricidade. Em seu estado puro, um semicondutor tem poucos elétrons livres para conduzir eletricidade. Entretanto, com a introdução de impurezas (dopantes), o número de elétrons livres ou buracos (a ausência de um elétron) pode ser aumentado.

Quando uma tensão externa é aplicada a um semicondutor, os elétrons se movem para o lado positivo, enquanto os buracos se movem para o lado negativo. Esse movimento cria uma corrente elétrica. Esse é o princípio básico de funcionamento de diodos, transistores e outros dispositivos baseados em semicondutores.

Tipos de semicondutores

Há dois tipos principais de semicondutores: intrínsecos e extrínsecos.

Semicondutores intrínsecos: São materiais puros que não foram dopados com impurezas. A condutividade dos semicondutores intrínsecos depende da temperatura e, no zero absoluto, eles não conduzem eletricidade.

Semicondutores extrínsecos: São semicondutores que foram dopados intencionalmente com impurezas para aumentar sua condutividade. O processo de dopagem adiciona elétrons livres ou buracos ao material, dependendo do tipo de dopante usado. Os semicondutores extrínsecos podem ser classificados em dois tipos:

• Tipo N (tipo negativo): esses semicondutores são dopados com elementos que fornecem elétrons extras, aumentando sua condutividade.
• Tipo P (tipo positivo): esses semicondutores são dopados com elementos que criam buracos, o que também aumenta a condutividade.

Grupos de materiais semicondutores

Os materiais semicondutores são geralmente agrupados com base em sua natureza elementar ou composta. Alguns dos principais grupos são:

Semicondutores elementares: Incluem materiais como o silício (Si) e o germânio (Ge), que são elementos puros e os mais comuns na fabricação de semicondutores.

Semicondutores compostos: São feitos de dois ou mais elementos e geralmente são usados para aplicações específicas, como optoeletrônica, como o arseneto de gálio (GaAs) e o fosfeto de índio (InP).

Semicondutores orgânicos: Esses materiais são baseados em compostos que contêm carbono e são usados em eletrônicos flexíveis, diodos orgânicos emissores de luz (OLEDs) e células solares orgânicas.

Semicondutores de liga: São compostos de dois ou mais elementos em proporções variadas para criar semicondutores com propriedades elétricas específicas. Por exemplo, o arseneto-fosfeto de gálio (GaAsP) é usado em LEDs.

Lista de materiais semicondutores

Aqui está uma lista de materiais semicondutores comumente usados:

Esses materiais são selecionados com base em suas propriedades elétricas, ópticas e térmicas específicas e são usados em aplicações que vão desde eletrônicos do dia a dia até tecnologias avançadas, como lasers e células solares.

Leia mais: A lista essencial de materiais eletrônicos

Perguntas frequentes

De que são feitos os semicondutores?
Em geral, os semicondutores são feitos de elementos como silício (Si), germânio (Ge) e materiais compostos como arseneto de gálio (GaAs) e fosfeto de índio (InP).

Qual é a diferença entre os semicondutores e os isolantes e condutores?
Os semicondutores têm condutividade entre os isolantes (que não conduzem eletricidade) e os condutores (que permitem o fluxo fácil de eletricidade). Sua condutividade pode ser controlada por meio de dopagem.

O que é dopagem em semicondutores?
Dopagem é o processo de adição de impurezas a um material semicondutor para modificar suas propriedades elétricas. Isso é essencial para criar diferentes tipos de semicondutores, como os do tipo N e P.

Quais são algumas das aplicações dos semicondutores?
Os semicondutores são usados em uma ampla gama de aplicações, incluindo transistores, diodos, microchips, células solares e diodos emissores de luz (LEDs).

Para que são usados os semicondutores compostos?
Os semicondutores compostos, como o arseneto de gálio (GaAs) e o nitreto de gálio (GaN), são usados em eletrônica de alta velocidade, optoeletrônica e dispositivos de energia devido às suas propriedades elétricas e ópticas superiores.