Aula 2 Propriedades dos Materiais Elétricos e Semicondutividade

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MATERIAIS ELÉTRICOS
Aula 2: Propriedades dos Materiais Elétricos e Semicondutividade
Nesta aula abordaremos o último conceito básico para a descrição das 
propriedades elétricas dos materiais, a mobilidade elétrica. A qualidade de um material
elétrico pode ser avaliada pelo valor da mobilidade elétrica, parâmetro rotineiramente 
testado na indústria microeletrônica. O comportamento elétrico dos metais e suas ligas
serão discutidos e apresentados, mostrando-se exemplos dos principais materiais 
condutores. A classificação dos materiais semicondutores permitirá o entendimento de 
uma importante aplicação como material base na fabricação de componentes 
eletrônicos, microeletrônicos e optoeletrônicos: a junção pn.
PROPRIEDADES DOS MATERIAIS ELÉTRICOS E SEMICONDUTIVIDADE
Objetivos;
1. Descrever a Mobilidade Elétrica dos materiais como um parâmetro de 
qualidade;
2. Conhecer o comportamento da resistividade e condutividade elétrica dos 
metais e ligas metálicas;
3. Classificar os tipos de materiais semicondutores. 
Mobilidade Elétrica
Segundo CALLISTER; 2008:
A mobilidade elétrica ( μ ) “mi” (pronúncia “miú”) é uma grandeza que 
representa a facilidade no transporte de cargas no interior de um material. Esse 
parêmetro pode ser utilizado para avaliar a qualidade de um material elétrico utilizado 
na construção de um dispositido microeletrônico (diodos e transistores) e 
optoeletrônico. As figuras abaixo apresentam o deslocamento de um elétron sob o 
efeito da atuação de um campo elétrico. Perceba que o movimento do elétron é em 
linha reta, mas a sua trajetória sofre uma mudança angular. Essa mudança é deveida a
presença de átomos de impurezas ou elementos de liga no interior do material, 
dificultando a movimentação destas cargas.
A partir desta movimentação de cargas, podemos definir uma velocidade de 
deslocamento (drift velocity) da seguinte forma:
Vd = E μe
Onde Vd é a velocidade de deslocamento das cargas (m/s); E é o campo elétrico 
aplicado sobre o material (V/m) e μe é a moblidade elétrica da carga (m²/V m)
É importante associar a mobilidade elétrica com a condutividade, que possui a 
seguinte relação:
Onde σ é a condutividade elétrica do material (Ωm)-1; N é a densidade de cargas por 
volume (número de cargas/m³) |e| é o módulo da carga elétrica (1,6 . 10^-19C) μe é a
mobilidade elétrica da carga (m²/V m)
A condutividade e Resistividade Elétricas dos Metais e suas ligas
Segundo CALLISTER, 2008:
Os metais e ligas metálicas são importantes como elementos de conexão entre 
os dispositivos eletrônicos e optoeletrônicos: é por onde são aplicadas a tensão e 
corrente elétricas sobre os componentes. É condição desejável que a condutividade 
destes contatos metálicos (também chamados de contatos ôhmicos) seja conhecida e 
controlada durante a fabricação destes componentes. A tabela mostra o valor da 
condutividade para os metais e ligas metálicas mais comuns.
A variação da resistividade elétrica (como a condutividade) é dependente de 
diversos fatores:
Temperatura, presença de impurezas e elementos de liga e aplicação de deformação 
mecânica sobre o material.
A imagem mostra a influência destes três fatores sobre o cobre metálico comercial 
(95%, indicado como cobre puro).
A
variação da
resistividade elétrica com a temperatura tem um compotamento linear; enquanto que 
a presença de impurezas e da deformação mecânica levam o valor da resistividade 
para valores superiores.
Semicondutividade
Segundo CALLISTER, 2008:
Os semicondutores podem ser classificados em duas categorias distintas:
Semicondutores intrísecos: São aqueles que possuem carga neutra, ou seja, a 
quantidade de portadores de cargas negativas e positivas é igual, ocorrendo à 
compensação de cargas.
Semicondutores extrínsecos: São aquelas que possuem um exesso de cargas 
negativas (Tipo N) ou um exesso de cargas positivas (Tipo P). Esse exesso de carga é 
decorrente da presença de um elemento dopante, colocado intencionalmente no 
semicondutor intrínseco original.
Os semicondutores extrínsecos são a base para a construção de todos os 
dispositivos eletrônicos e optoeletrônicos semicondutores. Os diodos, transistores, 
LED's, laseres, etc, são construídos pela justaposição, em contato íntimo, de um 
semicondutor do Tipo N com um do Tipo P, constituinco a junção PN.
Para saber mais sobre os tópicos estudados nesta aula, pesquise na internet sites, 
vídeos e artigos relacionados ao conteúdo visto. Se ainda tiver alguma dúvida, fale 
com seu professor online utilizando os recursos disponíveis no ambiente de 
aprendizagem. 
Biblioteca Virtual da Estácio: Dispositivos Eletrônicos e Teoria de Circuitos, 
Robert L. E. Nashelsky, p.6 e 7, 8a Edição, Pearson. 
Nesta aula, você: 
• Compreendeu que a mobilidade elétrica é uma das grandezas fundamentais 
para a descrição de um material elétrico; 
• Analisou a condutividade e a resistividade elétrica dos metais e suas ligas, como
materiais utilizados na fabricação de contactos ôhmicos em dispositivos; 
• Classificou os tipos de semicondutores.
Na próxima aula, abordaremos o seguinte assunto: 
• A descrição do mecanismo de condutividade nos semicondutores intrínsecos e 
extrínsecos do Tipo N.