Materiais condutores e semicondutores

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Materiais condutores e semicondutores 
Camilly Dreissig Stoll 
UNIPAMPA – Universidade Federal do Pampa 
Alegrete – RS, Brasil 
camillystoll.aluno@unipampa.edu.br 
 
 
Resumo— O artigo aborda uma pesquisa bibliográfica sobre 
materiais condutores e semicondutores de eletricidade com o 
objetivo de explicar o que são e quais suas aplicações, além disso, 
foi realizado uma breve introdução sobre sua descoberta e sua 
importância desde a civilização contemporânea. 
Palavras-chave: condutores, semicondutores, materiais elétricos. 
I. INTRODUÇÃO 
Em 1731, Stephen Gray publicou seu artigo mais importante, 
onde relatou a descoberta dos materiais condutores, isolantes e 
semicondutores de eletricidade. Ao isolar eletricamente os 
condutores da terra, conseguiu fazer com que atraíssem corpos 
leves colocados em suas proximidades. Para isso, aproximava 
um corpo eletrizado de uma extremidade do condutor e isso fazia 
com que a outra extremidade do condutor atraísse corpos leves. 
[1] 
Materiais condutores e semicondutores são muito utilizados 
em nosso cotidiano, desde aparelhos eletrônicos simples até 
mesmo a sistemas elétricos complexos. Um condutor elétrico 
oferece uma baixa resistência elétrica e possibilita com 
facilidade a passagem da corrente elétrica ao logo de si, já um 
semicondutor tem condutividade elétrica intermediária, define-
se como um material que pode atuar como condutor elétrico ou 
como isolante (dependendo da temperatura e pelo processo de 
dopagem). 
 
II. MATERIAIS CONDUTORES 
Um condutor é qualquer meio em que se propaga a corrente 
elétrica, é um material que oferece uma baixa resistência elétrica 
e possibilita com facilidade a passagem de corrente elétrica o 
longo de si. A perda de elétrons de materiais condutores 
acontece com grande facilidade na última órbita eletrônica, em 
razão da grande distância entre essa última camada e o núcleo, 
os elétrons ficam fracamente ligados com o núcleo, podendo 
abandonar o átomo devida as forças que ocorrem no interior dos 
átomos. Esses elétrons são chamados de “elétrons livres” e são 
encontrados em alguns tipos de átomos (especialmente os que 
compõe os metais). 
No interior dos metais os elétrons livres percorrem por entre 
os átomos, mas os átomos que perdem elétrons também os 
readquirem com facilidade dos átomos vizinhos, para voltar a 
perdê-los novamente. Devido à facilidade de fornecer elétrons 
livres, os metais são usados para fabricar fios e cabos de 
aparelhos elétricos. 
A. Tipos de condutores 
Os materiais condutores elétricos possuem três tipos: os 
condutores sólidos, os condutores líquidos e os condutores 
gasosos. 
1.Condutores sólidos(metálicos): possuem em suas 
estruturas elétrons livres (os quais não tem uma forte conexão 
com o núcleo), resultando em uma condução de energia veloz 
pois os metais doam elétrons facilmente. [9] 
2. Condutores gasosos: possuem como portadores de cargas 
os íons positivos(cátions) e os íons negativos(ânions). A 
produção de energia acontece quando os cátions e os ânions se 
colidem. [9] 
3. Condutores líquidos: geram corrente elétrica quando os 
cátions e os ânions percorrem sentidos diferentes, criando nesse 
movimento uma dissolução iônica. [9] 
B. Características dos Materiais Condutores 
• Alta condutividade elétrica; [2] 
• Alta condutividade térmica; [2] 
• Baixa resistividade elétrica; [2] 
• Sofrem aumento na resistência elétrica quando 
submetidos ao incremento de temperatura; [2] 
• Apresentam estrutura cristalina; [2] 
• Podem se ligar a outros materiais formando ligas 
metálicas; [2] 
• Alta plasticidade; [2] 
• Alta opacidade; [2] 
• Sofrem oxidação. [2] 
C. Principais propriedades elétricas dos Materiais 
Condutores 
Resistência e resistividade são coisas diferentes. A 
resistência está associada ao corpo e a resistividade se relaciona 
ao material de que é feito esse corpo. 
1) Resistência elétrica:é a capacidade de um condutor se 
opor e dificultar a passagem de corrente elétrica. É medida em 
ohms (Ω) e seu cálculo é feito através da fórmula a seguir que 
corresponde a primeira Lei de Ohm: 
 (1) 
Sendo: 
R = resistência elétrica (Ω) 
U = diferença de potencial (V) 
I = intensidade da corrente elétrica (A) 
A primeira Lei de Ohm diz que um condutor mantido a uma 
temperatura constante terá uma intensidade elétrica (I) 
proporcional a diferença de potencial (U), que resulta na 
resistência elétrica constante (R). 
Se a diferença de potencial elétrico (ddp) for baixa, a 
corrente elétrica será baixa. Se a ddp for alta, a corrente elétrica 
também será alta. [3] 
2. Resistividade elétrica: é uma propriedade que define o 
quanto um material opõe-se a passagem de corrente elétrica. 
Quanto maior a resistividade elétrica de um material, mais difícil 
será a passagem da corrente elétrica, e quanto menor a 
resistividade, melhor será permitida a passagem. 
De acordo com a segunda Lei de Ohm, a resistência elétrica 
e a resistividade variam conforme o comprimento e a largura, e 
também conforme o material dos condutores. Pode ser explicada 
através da fórmula: 
 (2) 
Sendo: 
R = resistência elétrica (Ω) 
P = resistividade (S/m) 
L = comprimento (m) 
A = área (m²) 
Enquanto o corpo percorre para a resistência, o material 
desse corpo concorre para a resistividade. Um corpo mais longo 
tem menos corrente elétrica, já um corpo mais curto tem mais. 
[3] 
 
III. MATERIAIS SEMICONDUTORES 
Os semicondutores são materiais elétricos cujas 
características de condutividade são intermediárias entre as 
características dos materiais isolantes, que são maus condutores 
elétricos (materiais de baixa condutividade), e as características 
dos materiais condutores, que são excelentes condutores 
elétricos (materiais de alta condutividade). Logo, os materiais 
em temperatura ambiente possuem uma resistividade 
intermediária entre os materiais isolantes e os materiais 
condutores, sendo chamados de materiais semicondutores.[8] 
A. Dopagem nos Materiais Semicondutores 
 O objetivo da dopagem é inserir um elemento químico 
contaminante no semicondutor de forma a aumentar o número 
de elétrons livres e, consequentemente a quantidade de lacunas 
(espaços deixados pelos elétrons que se tornam livres), 
permitindo a passagem de corrente elétrica. 
Os materiais encontrados em sua forma natural, 
normalmente contêm um grau de impurezas que se instalam 
durante sua formação, essa situação pode ser caracterizada como 
um processo de dopagem natural. 
As impurezas utilizadas na dopagem de um cristal 
semicondutor podem ser: doadoras (dopagem do tipo N) e 
aceitadoras (dopagem do tipo P). 
1) Dopagem do tipo N: nesse processo são acrescentados no 
cristal impurezas doadoras de elétrons na forma de átomos 
pentavalentes (cinco elétrons na camada de valência). O elétron 
livre faz com que o cristal fique com carga elétrica negativa. 
2) 2. Dopagem do tipo P: nesse processo são acrescentados 
no cristal impurezas aceitadoras de elétrons na forma de átomos 
trivalentes (três elétrons na camada de valência). A lacuna nesse 
processo faz com que o cristal fique com carga elétrica positiva. 
Em um material semicondutor onde estejam disponíveis 
elétrons livres e lacunas, basta uma pequena diferença de 
potencial aplicada nesse material para que ocorra a passagem de 
corrente elétrica dos elétrons livres para as lacunas. [2] 
 
IV. CONCLUSÃO 
A abordagem de materiais condutores e semicondutores é de 
grande importância observando sua vasta área de aplicações na 
área de engenharia e da nanotecnologia. 
Pode-se concluir que o conhecimento desses materiais 
elétricos é fundamental pois sua escolha impacta diretamente 
nos objetivos finais de um projeto elétrico. 
REFERÊNCIAS 
 
[1] Ecoamper. Stephen Gray – Condutores e Isolantes. Disponível em: 
https://ecoamper.com.br/stephen-gray-condutores-e-isolantes/. Acesso 
em 28 jan. 2022 
[2] NASCIMENTO, Lincoln Ribeiro. Materiais Eletroeletrônicos. 
Disponível em: https://www.passeidireto.com/arquivo/92806334/3-materiais-condutores. Acesso em 28 jan.2022 
[3] Toda Matéria. Resistência Elétrica. Disponível em: 
https://www.todamateria.com.br/resistencia-eletrica/. Acesso em 28 
jan.2022 
[4] MENDES, Mariana. Resistividade Elétrica. Disponível em: 
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/resistividade-
eletrica.htm#:~:text=A%20resistividade%20el%C3%A9trica%20%C3%
A9%20uma%20propriedade%20que%20define%20o%20quanto,permiti
r%C3%A1%20a%20passagem%20da%20corrente. Acesso em 28 
jun.2002 
[5] SCHMIDT, Alfredo. Materiais Elétricos: Condutores e 
Semicondutores. 2° Edição. Editora Edgard Blucher ltda. 
[6] PEDROSO, Carlos Marcelo. Materiais Elétricos. Disponível em: 
http://professor.pucgoias.edu.br/SiteDocente/admin/arquivosUpload/173
45/material/Livro_Mat_eletricos_I.pdf. Acesso em 28 jan.2022 
https://ecoamper.com.br/stephen-gray-condutores-e-isolantes/
https://www.passeidireto.com/arquivo/92806334/3-materiais-condutores
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https://www.todamateria.com.br/resistencia-eletrica/
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/resistividade-eletrica.htm#:~:text=A%20resistividade%20el%C3%A9trica%20%C3%A9%20uma%20propriedade%20que%20define%20o%20quanto,permitir%C3%A1%20a%20passagem%20da%20corrente
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/resistividade-eletrica.htm#:~:text=A%20resistividade%20el%C3%A9trica%20%C3%A9%20uma%20propriedade%20que%20define%20o%20quanto,permitir%C3%A1%20a%20passagem%20da%20corrente
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https://brasilescola.uol.com.br/fisica/resistividade-eletrica.htm#:~:text=A%20resistividade%20el%C3%A9trica%20%C3%A9%20uma%20propriedade%20que%20define%20o%20quanto,permitir%C3%A1%20a%20passagem%20da%20corrente
[7] ROLIM, Jaqueline Giséle. Materiais Elétricos. Disponível em: 
https://professorpetry.com.br/Ensino/Repositorio/Docencia_UFSC/Mate
riais_EEL_7051/Apostila_Materiais.pdf. Acesso em 28 jan.2022 
[8] ROCHA, Murilo Fraga, D. et al. Materiais Elétricos. Grupo A, 2018. 
[9] MATTEDE, Henrique. Condutores Elétricos. Tipos e características. 
Disponível em: https://www.mundodaeletrica.com.br/condutores-
eletricos-tipos-caracteristicas/. Acesso em 28 jan.2022