Semicondutores

Semicondutores
1. Materiais Semicondutores
A propriedade condutividade elétrica dos materiais é proporcional à concentração de portadores de carga (elétrons livres), isto é,

Onde:

-Mobilidade dos elétrons em dado material

Para um bom condutor, é muito grande (~1023 elétrons livres/cm3) e, para um isolante, é muito pequena (~107 elétrons livres/cm3), havendo para este último, portanto, poucos portadores de carga disponíveis para a condução de corrente.
Os materiais com concentrações de portadores de carga livres entre a dos condutores e a dos isolantes podem ser denominados de semicondutores, caracterizados, então, por possuir uma semicondutância. O valor numérico desta condutância intermediária é um critério insuficiente, pois de modo algum define totalmente o comportamento funcional dos materiais e ligas pertencentes a esse grupo, pois pode se obter misturas de materiais que atendem a essa classificação mas que não tem comportamento semicondutor.
Os materiais semicondutores mais conhecidos e usados são o germânio (Ge), o silício (Si) e o arsenieto de gálio (GaAs). Devido a limitações de temperatura e capacidade de tensão e corrente do germânio, atualmente há um amplo predomínio dos dispositivos de silício. Outros materiais: selênio (Se), gálio (Ga), sulfeto de cádmio, fosfeto de índio e nitreto de gálio.
Um átomo de germânio ou silício isolado possui quatro elétrons na sua órbita de valência. Os átomos destes elementos podem, então, posicionarem-se entre outros quatro átomos, compartilhando um elétron com cada vizinho (ligação covalente).

Figura 01-Estrutura bidimensional de um Cristal de Silício

Esta disposição se constitui num sólido onde os átomos se arranjam na configuração chamada cristal (rede cristalina).
Carbono, silício, germânio e estanho possuem quatro elétrons na camada de valência. Apesar desta semelhança, o carbono na forma cristalina (diamante) é um isolante, silício e germânio no estado sólido são