Questionário de Materiais Semi Condutores

QUESTIONÁRIO DE MATERIAIS SEMICONDUTORES

1. Comente sobre corrente de polarização nos isolantes.

A corrente de polarização é a corrente eletrônica formada nos dielétricos quando em presença de campos elétricos externos, sendo sua intensidade dependente da intensidade do campo.

A corrente de polarização poderá ocorrer pelo deslocamento dos núcleos das cargas positivas e negativas, (isolantes com constituição atômica que não apresenta momento dipolar), ou orientação de partículas elementares, (prótons, elétrons, neutros nos isolantes dipolares).

A maioria dos dielétricos apresenta variações lineares entre a polarização e a ação do campo externo aplicado, exceto nos casos que aparecem o fenômeno da saturação.

A corrente de polarização pode ocasionar elevação de temperatura resultante do consumo de energia durante o trabalho realizado na polarização do dielétrico. Ultrapassando-se os limites de solicitação elétrica de determinado isolante, poderão ocorrer modificações irreversíveis no material, como exemplo sua ruptura dielétrica, deformações permanentes, modificações estruturais, que freqüentemente afetam as propriedades isolantes do dielétrico.

2. A polarização de um dielétrico pode ocorrer de duas maneiras. Cite-as e explique-as.

Maneira 1: A aplicação de campos elétricos quando o dielétrico é constituído por átomos e não apresenta momento dipolar:

Consiste no deslocamento dos núcleos das cargas positivas e negativas sob ação de um campo elétrico. Este deslocamento será tanto maior quando mais intenso for o campo elétrico a que o dielétrico for submetido.

Eliminando-se o campo elétrico aplicado, a polarização desaparece devido o centro de cada grupo de cargas voltarem às condições iniciais.

Maneira 2: A aplicação de campos elétricos quando o dielétrico é constituído por partículas elementares, (prótons, elétrons, etc.), que por conseqüência já apresentam características dipolares.

Nesta hipótese a ação do campo elétrico externo tenderá orientar as partículas de acordo com a orientação do campo elétrico aplicado. Este trabalho de orientação será tanto mais elevado quanto maior a intensidade do campo aplicado, sendo observado maior elevação de temperatura, (transformação do trabalho de polarização em calor).

Uma polarização de um dielétrico poderá ocorrer em ausência de energia elétrica, dependendo de sua estrutura. Neste caso não são observadas elevações de temperatura, porém surgem as cargas visíveis sobre a superfície do dielétrico.

3. Caracterize o comportamento dos dielétricos quando submetidos à ação de um campo elétrico.

Define-se por polarização um deslocamento reversível dos centros de carga positivas e negativas na direção de um campo elétrico externo aplicado. Por ser reversível, esta direção acompanha, ou pelo menos tende a acompanhar a própria orientação do campo.

Obs. As repostas das questões 1 e 2 detalham o comportamento dos dielétricos no processo de polarização.

4. Cite 3 materiais semicondutores e suas aplicações:

 

Carbono: Usado em escovas para máquinas girantes, carvão para microfones, resistores de carvão, etc.

Germânio: Utilizado em diodos semicondutores, transistores, etc.

Silício: Usado em diodos semicondutores, varistores, etc.

5. Cite as principais características do Germânio:

O Germânio é encontrado em pequenas quantidades em minérios de zinco, pó de carvão e águas do mar. A sua extração é extremamente difícil, pois, nos minérios, vem acompanhado, além do zinco, também de ferro e cobre. É uma substância dura, porém quebradiça. Oxida em presença do ar, formando uma finíssima película de óxido. É resistente a ácidos. Apresenta quantidade de impurezas incompatível com a sua utilização, sendo necessário o processo de purificação.

 

6) Cite exemplos de utilização do carbono:

Escovas para máquinas girantes

Carvão para microfones

Resistores de Carvão

Contatos de Carvão

Eletrodos

7. Cite os diversos tipos de polarização para os isolantes

A polarização dos isolantes ocorre de forma combinada. As formas fundamentais de polarização são:

POLARIZACAO ELETRÔNICA: Proveniente do deslocamento elástico dos elétrons ligados ao núcleo de um átomo pela ação de um campo elétrico externo originado por um dipolo;

POLARIZACAO IÔNICA: característica de sólidos cujas partículas são íons, baseia-se em deslocamento dos íons, elasticamente posicionados em seus lugares;

POLARIZACAO DIPOLAR: aplica-se somente a partículas que apresentam característica dipolar, baseia-se na orientação dos dipolos quando em contato com um campo elétrico externo;

POLARIZACAO ESTRUTURAL: aparece apenas em corpos amorfos e em sólidos cristalinos polares. Vem a ser a orientação de estruturas complexas de material, perante a ação de um campo externo, aparecendo devido a um deslocamento de íons e dipolos na presença de aquecimento devido perdas joule;

POLARIZACAO EXPONTÂNEA: acentuadamente dependente da temperatura e da intensidade do campo. Supõe-se que sua origem esteja em certas áreas polarizadas de uma estrutura, que se orientam na presença de campos elétricos;

8. Cite 3 características do silício?

O silício é encontrado em abundância na natureza;

É termicamente estável em temperaturas de ate 150º;

Em estado de fusão apresenta elevada atividade química, o que facilita a penetração de impurezas no material fundente.

9. Comentar os quatro tipos de dopagem e suas aplicações?

Durante o crescimento do cristal: O material de base sofre um aquecimento ate se transformar em massa cristalina fundente, estado onde se faz o acréscimo do material de dopagem. Com o crescimento do cristal, os átomos de dopagem se posicionam na própria cadeia cristalina que se forma.