Semicondutor intrínseco vs extrínseco
É notável que a eletrônica moderna seja baseada em um tipo de material, os semicondutores. Semicondutores são materiais que possuem uma condutividade intermediária entre condutores e isolantes. Os materiais semicondutores foram usados na eletrônica mesmo antes da invenção do diodo semicondutor e do transistor em 1940, mas depois disso os semicondutores encontraram vasta aplicação no campo da eletrônica. Em 1958, a invenção do circuito integrado por Jack Kilby, do Texas Instruments, elevou o uso de semicondutores no campo da eletrônica a um nível sem precedentes.
Naturalmente, os semicondutores têm sua propriedade de condutividade devido aos portadores de carga gratuita. Esse semicondutor, um material que naturalmente mostra propriedades semicondutoras, é conhecido como semicondutor intrínseco. Para o desenvolvimento de componentes eletrônicos avançados, os semicondutores foram aprimorados para funcionar com maior condutividade, adicionando materiais ou elementos, que aumentam o número de portadores de carga no material semicondutor. Esse semicondutor é conhecido como semicondutor extrínseco.
Mais sobre semicondutores intrínsecos
A condutividade de qualquer material é devida aos elétrons liberados para a banda de condução pela agitação térmica. No caso dos semicondutores intrínsecos, o número de elétrons liberados é relativamente menor do que nos metais, mas maior do que nos isoladores. Isso permite uma condutividade de corrente muito limitada através do material. Quando a temperatura do material aumenta, mais elétrons entram na banda de condução e, portanto, a condutividade do semicondutor também aumenta. Existem dois tipos de portadores de carga em um semicondutor: os elétrons liberados na banda de valência e os orbitais vazios, mais comumente conhecidos como buracos. O número de lacunas e elétrons em um semicondutor intrínseco são iguais. Ambos os buracos e elétrons contribuem para o fluxo de corrente. Quando uma diferença de potencial é aplicada, os elétrons se movem em direção ao potencial mais alto e os buracos se movem em direção ao potencial inferior.
Existem muitos materiais que agem como semicondutores, alguns são elementos e outros compostos. O silício e o germânio são elementos com propriedades semicondutoras, enquanto o arseneto de gálio é um composto. Geralmente os elementos do grupo IV e os compostos dos elementos dos grupos III e V, como Arseneto de Gálio, Fosfeto de Alumínio e Nitreto de Gálio, apresentam propriedades semicondutoras intrínsecas.
Mais sobre semicondutores extrínsecos
Ao adicionar diferentes elementos, as propriedades do semicondutor podem ser refinadas para conduzir mais corrente. O processo de adição é conhecido como dopagem, enquanto o material adicionado é conhecido como impurezas. As impurezas aumentam o número de portadores de carga no material, permitindo uma melhor condutividade. Com base na transportadora fornecida, as impurezas são classificadas como aceitantes e doadores. Os doadores são materiais que possuem elétrons não ligados dentro da rede e os aceitadores são materiais que deixam buracos na rede. Para semicondutores do grupo IV, os elementos do grupo III Boro e Alumínio atuam como aceitadores, enquanto os elementos do grupo V Fósforo e arsênio atuam como doadores. Para os semicondutores compostos do grupo II-V, o selênio, o telúrio atuam como doadores, enquanto o berílio, o zinco e o cádmio atuam como aceptores.
Se um número de átomos aceitadores é adicionado como impureza, o número de buracos aumenta e o material tem mais portadores de carga positiva do que antes. Portanto, o semicondutor dopado com impureza aceitadora é chamado de semicondutor do tipo positivo ou tipo P. Da mesma forma, um semicondutor dopado com impureza doadora, que deixa o material com excesso de elétrons, é denominado semicondutor do tipo Negativo ou Tipo N.
Semicondutores são usados para fabricar diferentes tipos de diodos, transistores e componentes relacionados. Lasers, células fotovoltaicas (células solares) e fotodetectores também usam semicondutores.
Qual é a diferença entre semicondutores intrínsecos e extrínsecos?
