Semicondutores

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Instituto Federal de Educação Tecnológica de Santa Catarina – Campus Chapecó Unidade Curricular: Ciência e Tecnologia dos Materiais

Materiais Semicondutores

Ariel Fernando Ortiz, Julio Cesar Schonell, Lademir Ferreira IFSC – INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE SANTA CATARINA CAMPUS CHAPECÓ afocorp@gmail.com; julioschonell@yahoo.com.br; lademirf@hotmail.com;

Chapecó, 01 deDezembro de 2011
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Resumo: A constante evolução da tecnologia e a rápida informatização de todos os processos produtivos trouxe à tona pesquisas referentes aos tipos de materiais utilizados em fabricações industriais. Dentre esses materiais estão as cerâmicas, compósitos, polímeros, semicondutores, entre outros. Como principal objeto de estudo nesse trabalho, estão os materiais semicondutores, queestão presentes desde um brinquedo infantil, até grandes aplicações industriais. Detalharemos as principais características desses materiais, bem como algumas aplicações no nosso diaa-dia.

1. Introdução
A busca por materiais de qualidade faz crescer os estudos em todas as áreas do conhecimento. Pesquisas envolvendo cerâmicas a temperaturas próximas do Zero absoluto ajudam desenvolversupercondutores. Experiências envolvendo compósitos criam materiais com maior durabilidade e menor custo. Além desses materiais, os semicondutores também vem sendo muitos desenvolvidos para aplicações voltadas à eletrônica desde pequenos brinquedos infantis, passando por eletrodomésticos e computadores, atingindo também grandes segmentos industriais, como acionamento e controle de motores, entre outros.Para auxiliar nesse processo de pesquisa, este trabalho reúne algumas informações úteis a respeito de semicondutores, como seu métodos de fabricação, do que é constituído e quais são as propriedades químicas por trás desses materiais.

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2. O QUE SÃO SEMICONDUTORES?
Semicondutores são os materiais que constituem quase a totalidade dos componentes eletrônicos conhecidos hoje. São aplicados nafabricação de diodos, transistores, circuitos integrados, entre outros. A grande maioria dos materiais semicondutores é produzida a partir do silício, um semimetal da família do carbono (4A). É sólido, quebradiço de cor cinza escuro. Seu arranjo cristalino assemelha-se ao do diamante. Ele é o segundo elemento mais abundante da terra, constituindo 27% da crosta terrestre. Sua extração aproxima-sede 1 milhão de toneladas por ano. Outro material muito utilizado no ramo da eletrônica é o Germanio, que assim como o silício, possui propriedades que o tornam um semicondutor. Em suas formas naturais, são considerados isolantes, pois conduzem pouca corrente elétrica, pelo fato possuirem 4 elétrons na camada de valencia e fazerem ligações covalentes perfeitas. Porém ao realizar a dopagem domaterial, processo que será explicado em seguida, uma pequena quantidade de impurezas é adicionado ao material, tornando-o um condutor “controlado” de corrente. Esse processo de dopagem faz com que seja possível um componente eletrônico conduzir corrente elétrica em apenas um sentido (diodo), ou que seja possível controlar a corrente que atravessa um componente através de uma corrente em um “gatilho”(transistor).

3. PROPRIEDADES QUÍMICAS DOS SEMICONDUTORES
Para melhor compreensão do funcionamento dos materiais semicondutores, é necessário entender alguns conceitos que ajudam a exemplificar os fenômenos ocorridos. 3.1 NÍVEIS DE ENERGIA Os elétrons se distribuem nas órbitas em torno do núcleo do átomo seguindo regras definidas, iguais para todos os elementos conhecidos. Um elétron possui umaenergia, definida em valores discretos, podendo assim ocupar determinados níveis de energia. São 7 os níveis de energia, representados por 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 ou pelas letras K, L, M, N, O, P, Q, possuindo respectivamente um número máximo de elétrons de 2, 8, 18, 32, 32, 18, 8.
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Para cada camada de energia, existem outras subcamadas ou subníveis, representados pelas letras s, p, d, f, em...
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