SemiCondutores

UNIVERSIDADE AGOSTINHO NETO

FACULDADE DE ENGENHARIA INFORMÁTICA

SEMICONDUTORES

Nome: Abel Eduardo Kativa

Curso: Engenharia Informática

2ª Ano

Turno: Tarde

DOCENTE

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Didier Lima

ANO / 2016

Índice

1. Introdução 1

2. Historial dos Semicondutores 2

3. Semicondutores Intrínsecos 2

4. Distribuição Quântica dos Electrões 5

5. Semicondutores Compostos 5

6. Classificação dos Materiais 6

6.1. Classificação dos materiais de acordo com sua condutividade: 6

7. Resistividade e condutividade de um material 6

8. Alguns elementos e compostos semicondutores 7

Metais: 8

9. Bandas de energia: 9

10. Silício intrínseco 11

10.1. Geração térmica: G(T) 12

10.2. Geração Irradiante (óptica): G(I) 12

11. Recombinação 13

12. Correntes eléctricas nos semicondutores 13

Conclusão 14

Referências bibliográficas 15

1. Introdução

O presente trabalho surgi para realçar sobre os semicondutores, começando assim a dizer que os Semicondutores são sólidos geralmente cristalinos de condutividade eléctrica intermediária entre condutores e isolantes. Os semicondutores são em muito pontos semelhantes aos materiais cerâmicos, podendo ser considerados como uma subclasse da cerâmica.

Neste caso o seu uso é importante na fabricação de componentes electrónicos tais como díodos, transístores e outros de diversos graus de complexidade tecnológica, microprocessadores, e Nano circuitos usados em nanotecnologia. Portanto actualmente o elemento semicondutor é primordial na indústria electrónica e confecção de seus componentes.

Assim diz-se de uma maneira geral que, semicondutores são sólidos nos quais à temperatura de 0 K (zero Kelvin) ou (-273,15 °C) seus eléctron preenchem todos os estados disponíveis na banda de valência.

Mais adiante veremos

2. Historial dos Semicondutores

Michael Faraday, em 1833, apercebeu-se de que a resistência do Sulfito de Prata descia com a temperatura, o efeito contrário ao esperado com outros materiais.

Em 1874, Braun descobriu o efeito semicondutor em alguns sulfetos metálicos. Os primeiros elementos estudados foram o sulfeto de chumbo e o sulfeto de ferro. Em 1878 e 1879 David E. Hughes iniciou pesquisas no efeito semicondutor, a princípio como curiosidade, pois foi percebido ao acaso pelo cientista.

Embora Hughes não conhecesse o trabalho de James Clerk Maxwell, descobriu uma maneira de emitir ondas electromagnéticas a partir de semicondutores. Em função de suas experiências acabou por inventar o detector electromagnético por efeito semiconductor, o díodo.

Em 1929, Walter Schottky, confirmou experimentalmente a existência de uma barreira de potencial numa junção Metal-Semicondutor. (Hétero junção, díodo de Schottky)

3. Semicondutores Intrínsecos

Os semicondutores são, quando intrínsecos, (sem dopagem, apenas com átomos do semicondutor-base), a temperaturas muito baixas, excelentes isolantes, pois, possuem na sua composição tipicamente um elemento ou combinação de elementos que lhes confiram uma estrutura covalente com todos os orbitais electrónicos ligantes de todos os átomos sempre completos. Não há por tal portadores de carga eléctrica estruturalmente livres quando puros. Quimicamente viáveis há os semicondutores do grupo IV (ver tabela periódica), como os de germânico ou, com vantagens à temperatura ambiente, os de silício; do grupo III-V, com destaque para o arsenito de gálio, nitreto de gálio, sulfeto de cádmio, arsenito de índio, e certamente outros com estequiometrias mais sofisticadas. Os elementos no composto devem aparecer sempre dispostos em estrutura cristalina sem falhas ou imperfeições, o que justifica o emprego de técnicas de produção elaboradas e especialmente desenvolvidas para garantir tal simetria.

Para este tipo de material à temperatura de 0 K, a banda de valência está completamente preenchida e a de condução vazia, logo, mesmo quando aplicado um campo eléctrico ao material, não existe corrente eléctrica.

Para temperaturas diferentes do zero absoluto, os electrões da banda de valência têm energia suficiente para transitarem para a banda de condução. Quando isto ocorre, gera-se um portador de carga oposta à do electrão o buraco (lacuna). Este fenómeno acontece para uma certa temperatura com um ritmo, chamado Ritmo de Geração Térmica. Que em equilíbrio termodinâmico é igual ao Ritmo de Recombinação, que é o fenómeno contrário, onde um electrão liberta energia e regressa à banda de valência.

A densidade de electrões (n) e buracos (p) nestes materiais, são iguais e, a uma certa temperatura, é designada densidade intrínseca do material.

Alguns valores típicos:

Semicondutor

Si 1.02x1016

Ge 2.33x1019

GaAs 2.1x1012

Semicondutores Extrínsecos

Silício dopado com Fósforo

Os materiais semicondutores podem ser tratados quimicamente de diferentes maneiras de forma a alterarem as suas características. A combinação de semicondutores com diferentes tipos de dopagens faz emergir propriedades eléctricas não observáveis