Técnico de Refrigeração e Climatização
Técnico/a
de Refrigeração
e Climatização
Estrutura cristalina dos
semicondutores
Semicondutores
Estrutura cristalina: átomos unem-se numa distribuição e
disposição ordenada e organizada para formarem as moléculas
de uma substância.
O Germânio e o Silício possuem uma estrutura cristalina cúbica.
Eletricidade e eletrónica
- circuitos de semicondutores e transístores
Átomo de silício
Semicondutor
Formador: António Gamboa
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Estrutura cristalina dos
semicondutores
Formador: António Gamboa
Na estrutura cristalina, cada
átomo une-se a outros quatro
átomos vizinhos, por meio de
ligações covalentes.
Nessa temperatura, todas as
ligações covalentes estão
completas os átomos têm oito
eletrões de valência o que faz
com que o átomo tenha
estabilidade química e molecular,
logo não há eletrões livres e,
consequentemente o material
comporta-se como um isolante.
Cada um dos quatro eletrões
de valência de um átomo é
compartilhado com um eletrão
do átomo vizinho, de modo que
dois átomos adjacentes
compartilham os dois eletrões.
Formador: António Gamboa
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Centro de Emprego e Formação Profissional de
Coimbra
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Semicondutor intrínseco
Ligação covalente
A estrutura cristalina é
conseguida quando o cristal de
silício é submetido à temperatura
de zero graus absolutos (ou 273ºC).
Formador: António Gamboa
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Um semicondutor intrínseco
é um semicondutor no estado
puro.
À temperatura de -273ºC
comporta-se como um isolante.
À temperatura ambiente (20ºC)
torna-se um condutor porque o
calor fornece a energia térmica
necessária para que alguns
dos eletrões de valência
deixem a ligação covalente
(deixando no seu lugar uma
lacuna) passando a existir
alguns eletrões livres no
semicondutor.
Formador: António Gamboa
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Formador: António Gamboa
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Técnico de Refrigeração e Climatização
Semicondutor extrínseco
Processo de dopagem
Formas de se provocar o aparecimento de pares eletrão-lacuna livres
no interior de um cristal semicondutor:
As impurezas usadas na dopagem de um semicondutor intrínseco
podem ser de dois tipos:
Energia térmica
impurezas ou átomos dadores
Feixe de luz
impurezas ou átomos aceitadores.
Semicondutor do tipo N
A introdução do Arsénio num
semicondutor puro faz com que
apareçam eletrões livres no seu
interior.
Número de eletrões livres muito superior ao de lacunas
Número de lacunas muito superior ao de eletrões livres
Tomando-se um cristal semicondutor puro (intrínseco) e adicionando-se
a ele (dopagem), uma determinada quantidade de outros tipos de
átomos, aos quais chamamos de impurezas.
Quando são adicionadas impurezas a um semicondutor puro
(intrínseco) este passa a denominar-se por semicondutor extrínseco.
Formador: António Gamboa
Átomos dadores têm cinco eletrões de valência
(são pentavalentes): Arsénio (AS), Fósforo (P) ou
Antimónio (Sb).
O cristal de Silício ou Germânio,
dopado com impurezas dadoras é
designado por semicondutor do
tipo N.
Átomos aceitadores têm três eletrões de valência
(são trivalentes): Índio (In), Gálio (Ga), Boro (B) ou
Alumínio (Al).
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Electrão livre
do Arsénio
Estes átomos doam eletrões ao
cristal semicondutor e recebem o
nome de impurezas dadoras ou
átomos dadores.
Necessitamos de um cristal semicondutor em que:
Formador: António Gamboa
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Formador: António Gamboa
Portadores maioritários e
minoritários
Movimento dos eletrões e das lacunas nos
semicondutores do tipo N
A introdução do Índio num
semicondutor puro faz com que
apareçam lacunas livres no seu
interior.
Semicondutor extrínseco do tipo N
Semicondutor tipo N o fluxo de eletrões será muito mais intenso
(sete larga) que o fluxo de lacunas (sete estreita) porque o número
de eletrões livres (portadores maioritários) é muito maior que o
número de lacunas (portadores minoritários).
Estes átomos aceitam eletrões e são
denominados impurezas aceitadoras
ou átomos aceitadores.
Lacunas em minoria, designam-se por portadores
minoritários da corrente elétrica.
O cristal puro de Silício ou
Germânio, dopado com impurezas
aceitadoras é designado por
semicondutor do tipo P.
Semicondutor extrínseco do tipo P
Semicondutor do tipo P
Eletrões em maioria, designando-se por portadores
maioritários da corrente elétrica.
Electrões
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Electrões
Lacunas em maioria designando-se por portadores
maioritários da corrente elétrica.
Eletrões em minoria e designam-se por portadores
minoritários da corrente elétrica.
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Movimento dos eletrões e das lacunas nos
semicondutores do tipo P
Semicondutor tipo P o fluxo de lacunas será muito mais intenso
(sete larga) que o fluxo de eletrões (sete estreita) porque o número
de lacunas livres (portadores maioritários) é muito maior que o
número de eletrões livres (portadores minoritários).
Electrões
Electrões
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