Semicondutor

Um semicondutor é um material que, em alguns casos, conduzirá eletricidade, mas não em outros. Os bons condutores elétricos, como o cobre ou a prata, permitem que a eletricidade flua facilmente através deles. Materiais que bloqueiam o fluxo de eletricidade, como borracha ou plástico, são chamados de isoladores. Isoladores são freqüentemente usados para proteger as pessoas contra choques elétricos. Como o nome indica, um semicondutor não conduz tão bem quanto um condutor. O silício é o semicondutor mais utilizado, mas o arsenieto de gálio também é utilizado.

Com a adição de diferentes átomos na malha de cristal (grid) do semicondutor, ele altera sua condutividade fazendo semicondutores tipo n e tipo p. O silício é o semicondutor comercial mais importante, embora muitos outros sejam utilizados. Eles podem ser transformados em transístores, que são pequenos amplificadores. Os transistores são usados em computadores, telefones celulares, reprodutores de áudio digital e muitos outros dispositivos eletrônicos.

Como outros sólidos, os elétrons em semicondutores podem ter energias somente dentro de certas faixas (ou seja, faixas de níveis de energia) entre a energia do estado de terra, correspondente aos elétrons firmemente ligados aos núcleos atômicos do material, e a energia livre dos elétrons, que é a energia necessária para que um elétron escape totalmente do material.

Componentes eletrônicos baseados em semicondutores

História

Os semicondutores estavam sendo estudados em laboratórios já na década de 1830. Em 1833, Michael Faraday estava fazendo experiências com sulfeto de prata. Ele descobriu que, como o material era aquecido, ele conduzia melhor a eletricidade. Isto era o oposto de como o cobre atuava. Quando o cobre é aquecido, ele conduz menos eletricidade. Vários outros primeiros experimentadores descobriram outras propriedades dos semicondutores. Em 1947 no Bell Labs em Nova Jersey, o transistor foi inventado. Isto levou ao desenvolvimento de circuitos integrados, que alimentam hoje quase todos os dispositivos eletrônicos.

Semicondutor-doping

Doping

Doping é o processo de adicionar uma pequena impureza a um semicondutor puro para alterar suas propriedades elétricas. Os semicondutores leve e moderadamente dopados são chamados de extrínsecos. Um semicondutor dopado a níveis tão elevados que age mais como um condutor do que como um semicondutor é chamado de degenerado. A maioria dos semicondutores é feita de cristais de silício. O silício puro tem pouco uso, mas o silício dopado é a base para a maioria dos semicondutores. O Vale do Silício foi nomeado pelo grande número de empresas iniciadoras de semicondutores que estavam localizadas lá.

Semicondutores hoje

Hoje em dia, os semicondutores são utilizados em todo o mundo. Semicondutores podem ser encontrados em quase todos os dispositivos eletrônicos. Computadores de mesa, a Internet, dispositivos tablet, smartphones não seriam todos possíveis sem semicondutores. Semicondutores podem ser transformados em interruptores muito precisos com uma pequena quantidade de voltagem. A voltagem que o semicondutor não precisa pode ser enviada para outros componentes elétricos do dispositivo. Os semicondutores também podem ser feitos muito pequenos e muitos deles podem caber em um circuito bastante pequeno. Como eles podem ser feitos tão pequenos, os dispositivos elétricos hoje em dia podem ser feitos finos e leves sem comprometer a potência de processamento. Algumas das empresas dominantes no ramo de semicondutores são Intel Corporation, Samsung Electronics, TSMC, Qualcomm e Micron Technology.

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Perguntas e Respostas

P: O que é um semicondutor?

R: Um semicondutor é um material que, em alguns casos, conduzirá eletricidade, mas não em outros. Ele não conduz tão bem quanto bons condutores elétricos como cobre ou prata, e não bloqueia o fluxo de eletricidade como os isolantes como a borracha ou o plástico.

P: O que são semicondutores do tipo n e do tipo p?

R: Os semicondutores do tipo N e do tipo p são criados pela adição de átomos diferentes na malha de cristal (grade) do semicondutor, o que muda sua condutividade.

P: Para que é usado o silício?

R: O silício é o mais importante semicondutor comercial e pode ser transformado em transístores, que são pequenos amplificadores usados em computadores, telefones celulares, aparelhos de áudio digitais e muitos outros dispositivos eletrônicos.

P: Que outros materiais são usados como semicondutores?

R: Além do silício, o arsenieto de gálio também é usado como semicondutor.

P: Como se comportam os elétrons em um material sólido?

R: Os elétrons em materiais sólidos só podem ter energia dentro de certas faixas (isto é, faixas de níveis de energia) entre a energia do estado do solo, correspondente aos elétrons firmemente ligados aos núcleos atômicos do material, e a energia livre dos elétrons, que é a energia necessária para que um elétron escape inteiramente do material.

P: Por que os isoladores são freqüentemente usados para proteger as pessoas contra choques elétricos?

R: Isoladores bloqueiam o fluxo de eletricidade para que possam ser usados para proteger as pessoas contra choques elétricos, impedindo que uma corrente elétrica passe através deles.

P: Como funcionam os transístores?

R: Os transistores agem como pequenos amplificadores que pegam um sinal de entrada e o amplificam antes de emiti-lo a um nível mais alto do que o que foi originalmente introduzido.