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Semicondutores de Silício
Equipe:
Adriano Ruseler
Diego Bolsan
Semicondutores
• SEMICONDUTORES - Materiais que apresentam uma 
resistividade Intermediária, isto é, uma resistividade maior que a 
dos condutores e menor que a dos isolantes. Como exemplo, 
podemos citar o Carbono, o Silício, o Germânio, etc. 
Silício e germânio: monocristais – estrutura diamante (ligações covalentes)
Semicondutores 
• Em estado puro apresenta uma condutividade elétrica 
bastante limitada;
• Ao incorporar pequenas quantidades de impurezas, suas 
propriedades elétricas alteram-se significativamente;
• O material pode passar, por exemplo, a conduzir 
eletricidade em um único sentido, de forma que age um 
diodo;
• A adição de uma outra impureza lhe confere a propriedade 
de conduzir eletricidade apenas no outro sentido.
http://www.geocities.com/HotSprings/Spa/5011/semi.htm
Estrutura cristalina do Silício
O silício comercial é obtido a partir da sílica de alta pureza 
em fornos de arco elétrico reduzindo o óxido com eletrodos 
de carbono numa temperatura superior a 1900 ºC:
• SiO2 + C → Si + CO2
Obtenção do Silício
• O silício produzido por este 
processo é denominado 
metalúrgico apresentando 
um grau de pureza superior a 
99%.
• Para a construção de 
dispositivos semicondutores 
é necessário um silício de 
maior pureza, silício 
ultrapuro, que pode ser 
obtido por métodos físicos e 
químicos.
Silício - Níveis ou bandas de energia
Silício e germânio: 4 elétrons de valência – modelo atômico de 
Bohr:
Configuração eletrônica :
1s2 2s2 2p6 3s2 3p2 
Semicondutores e Impurezas
• Representação simplificada dos átomos de Germânio (Ge); 
Silício (Si); Índio (In) e Arsênio (As) 
Estrutura planar do Silício à -273º C
Nessa temperatura, todas as ligações covalentes estão completas os 
átomos têm oito eletrons de valência o que faz com que o átomo tenha 
estabilidade química e molecular, logo não há eletrons livres e, 
consequentemente o material comporta-se como um isolante.
Estrutura planar do Silício à 20o
À temperatura ambiente (20ºC) já se torna um condutor 
porque o calor fornece a energia térmica necessária para que 
alguns dos eletrons de valência deixem a ligação covalente 
(deixando no seu lugar uma lacuna) passando a existir alguns 
eletrons livres no semicondutor.
Movimento das Lacunas
• No interior do cristal semicondutor, as lacunas 
movimentam-se em sentido contrário ao dos elétrons.
SEMICONDUTORES
• SEMICONDUTOR INTRÍNSECO
As características elétricas do cristal são devidas ao 
próprio material semicondutor, e não às suas 
impurezas. 
• SEMICONDUTOR EXTRÍNSECO
As características elétricas do cristal se devem às impurezas 
a ele adicionadas, e não aos características do próprio 
material
DOPAGEM
• IMPUREZAS DOADORAS 
• IMPUREZAS RECEPTORAS 
IMPUREZAS DOADORAS
• Os elementos doadores que através do processo da dopagem 
fornecerem excedentes ao Silício ou Germânio, serão 
denominados de Doadores. 
• Ao material cujo processo de dopagem deu origem à formação 
de elétrons excedentes, denomina-se material tipo N. 
IMPUREZAS DOADORAS 
• Cristal semicondutor puro, onde átomo de Silício foi 
substituído por um átomo de Arsênio.
Formação dos elementos Tipo N
• Si elemento tetravalente, se adicionarmos uma pequena 
quantidade de um elemento pentavalente;
IMPUREZAS RECEPTORAS
• Os elementos que através do processo da dopagem derem 
origem à formação de lacunas, serão denominados de 
Receptores.
• Ao material cujo processo de dopagem, deu origem à formação 
de lacunas, denomina-se material tipo P.
IMPUREZAS RECEPTORAS
• Vejamos agora o caso em que o átomo de Silício é substituído 
por um átomo de índio (In) 
Formação dos Elementos Tipo P
• Se ao Si que é um material tetravalente introduzirmos uma 
pequena quantidade de material trivalente, teremos:
Em geral teremos:
• Todo cristal de Germânio ou Silício, dopado com impurezas 
doadoras, é chamado de CRISTAL SEMICONDUTOR TIPO N 
(N de negativo, referindo-se à carga do elétron).
• Todo cristal puro dopado com impurezas receptoras é chamado 
de CRISTAL SEMICONDUTOR TIPO P (P de positivo, 
referindo-se a carga do próton).
• Tanto no cristal tipo N como no tipo P, em cada átomo o 
número de prótons é igual ao número de elétrons. Sendo assim, 
o cristal impuro (tipo P ou N) é eletricamente neutro
MOVIMENTO DOS ELÉTRONS E DAS LACUNAS 
NOS SEMICONDUTORES DOPADOS
• Num cristal tipo N, o fluxo de eletrons será muito mais intenso que o fluxo 
de lacunas , porque o número de eletrons livres (portadores majoritários) é
muito maior que o número de lacunas livres (portadores minoritários).
MOVIMENTO DOS ELÉTRONS E DAS LACUNAS NOS 
SEMICONDUTORES DOPADOS
• Entretanto, num cristal tipo P, onde o número de lacunas (portadores 
majoritários) á maior que o número de electrões livres (portadores 
minoritários), o fluxo de lacunas será muito mais intenso que o de 
electrões livres .
Junção PN (diodo de junção) 
• Se um semicondutor tipo P é colocado junto a um do tipo N, na 
região de contato, chamada junção, haverá a formação de uma 
barreira de potencial.
• Na junção, os elétrons portadores da parte N tendem a ocupar 
lacunas na parte P, deixando esta com um potencial negativo e 
a parte N com um potencial positivo e, assim, formando uma 
barreira potencial Vo. Assim, a polaridade da barreira de 
potencial mantém os elétrons na parte N e os buracos na parte P 
.
Junção PN (diodo de junção)
• Se um potencial externo V > Vo for aplicado conforme abaixo, o 
potencial de barreira será quebrado e a corrente elevada pois 
existem muitos elétrons em N. Diz-se então que a junção está
diretamente polarizada.
Junção PN (diodo de junção)
• No caso de inversamente polarizada, o potencial de barreira será
aumentado, impedindo ainda mais a passagem de elétrons e a 
corrente será pequena.
Diodo de Junção
• A polarização inversa tem limite. Acima de um determinado 
valor ocorre um efeito de ruptura, quebrando a barreira de 
potencial e a corrente sobe quase na vertical. Isso é usado em 
diodos reguladores de tensão (diodos zener) por exemplo.
Junção NPN e Junção PNP 
• Bipolar – dois tipos de cargas, electrões e buracos, envolvidos nos fluxos 
de corrente
• Junção – duas junções pn. Junção base/emissor e junção base/colector
• Tipos – tipos NPN e PNP.
• Terminais – Base, Emissor e Colector
Chip de silício-germânio opera a 500 GHz 
• A tecnologia SiGe consiste na adição de quantidades-traço do 
elemento germânio ao silício, o material de que são feitos todos 
os chips. Esse acréscimo melhora consideravelmente o 
rendimento do silício, fazendo os chips funcionarem mais 
rapidamente e consumirem menos energia.
http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=010110060621
SITES:
• http://www.radioamadores.net/semicond.htm
• http://www.chmullerf.hpg.ig.com.br/estmat.htm
• http://www.tabelaperiodica.hpg.ig.com.br/si.htm
• http://pt.wikipedia.org/wiki/Sil%C3%ADcio
• http://ece-
www.colorado.edu/~bart/book/book/chapter2/ch2_3.htm#fig2_
3_3
• http://www.mspc.eng.br/eletrn/semic1A.asp
• http://ltodi.est.ips.pt/lveriss/Elect_I/Acetatos/Acet_BJT.PDF
	Semicondutores de Silício
	Semicondutores
	Semicondutores 
	Estrutura cristalina do Silício
	Obtenção do Silício
	Silício - Níveis ou bandas de energia
	Semicondutores e Impurezas
	Estrutura planar do Silício à -273º C
	Estrutura planar do Silício à 20o
	Movimento das Lacunas
	SEMICONDUTORES
	DOPAGEM�
	IMPUREZAS DOADORAS
	IMPUREZAS DOADORAS 
	Formação dos elementos Tipo N
	IMPUREZAS RECEPTORAS
	IMPUREZAS RECEPTORAS
	Formação dos Elementos Tipo P
	Em geral teremos:
	MOVIMENTO DOS ELÉTRONSE DAS LACUNAS NOS SEMICONDUTORES DOPADOS 
	MOVIMENTO DOS ELÉTRONS E DAS LACUNAS NOS SEMICONDUTORES DOPADOS 
	 Junção PN (diodo de junção) 
	 Junção PN (diodo de junção)
	 Junção PN (diodo de junção)
	Diodo de Junção
	 Junção NPN e Junção PNP 
	Chip de silício-germânio opera a 500 GHz 
	SITES: