Semicondutores

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Semicondutores
Antes de estudarmos os dispositivos utilizados na Eletrônica Analógica, precisamos conhecer o material do qual eles são feitos. Portanto, precisaremos conhecer melhor os semicondutores.
Bandas de Energia
	Um átomo é formado por um núcleo, onde se encontram os prótons e nêutrons, e ao redor deste núcleo giram os elétrons. O número de prótons, nêutrons e elétrons varia de acordo com cada elemento químico. 
A posição dos elétrons ao redor do núcleo varia em camadas de energia conhecidas como órbitas. A quantidade de elétrons na camada mais externa (última) define quantos deles podem se libertar do átomo através da absorção de energia externa ou se ligar a outro através de ligações covalentes.
Os elétrons da banda de Valência (última) são os que tem mais facilidade de sair do átomo, pois eles tem uma energia maior e além disso estão mais distantes do núcleo, ou seja, tem menor atração pelo átomo (menor força de atração). Quando um elétron da camada de Valência absorve energia suficiente, ele passa a fazer parte da chamada banda de condução e se torna um elétron livre. O chamado elétron livre é o responsável pela corrente elétrica que conhecemos.
Denominamos banda proibida a região entre uma órbita e outra do átomo. Nesta região não é possível existir elétrons. O tamanho desta banda proibida define quanto de energia o elétron precisa para mudar de órbita. O tamanho dela na última camada do átomo define o tipo de comportamento elétrico do material.
Material isolante – apresenta banda proibida grande, exigindo do elétron muita energia para se livrar do átomo e passar para a banda de condução. Assim, esse material apresenta um nível muito baixo de condutividade elétrica.
Material condutor – apresenta banda proibida pequena, exigindo do elétron pouca energia para se livrar do átomo e passar para a banda de condução. Assim, esse material apresenta um nível muito alto de condutividade elétrica.
Material semicondutor – o elétron precisa de um salto pequeno de energia para se tornar livre. Assim, o semicondutor apresenta características intermediárias em relação aos condutores e isolantes. 
Semicondutores Intrínsecos
	Os semicondutores mais comuns são o Germânio (Ge) e o Silício (Si). Eles são elementos chamados de tetravalentes, pois possuem 4 elétrons na camada de Valência. Assim, cada átomo compartilha 4 elétrons com seus vizinhos, até formar um total de no máximo 8 elétrons ao redor do núcleo.
	Semicondutores intrínsecos são, portanto, os semicondutores puros. Apesar de terem a aparência de um metal, todos os elétrons externos que um semicondutor intrínseco está envolvido em uma ligação covalente, não estando assim livre. Assim, um cristal puro de Silício, por exemplo, é praticamente um isolante, muito pouca eletricidade passa por ele. 
Semicondutores Extrínsecos	
É possível alterar o comportamento de um semicondutor intrínseco dopando-o. Na dopagem, mistura-se uma pequena quantidade de impureza ao cristal puro.
Se um cristal de Silício for dopado com átomos pentavalentes (com 5 elétrons na camada mais externa), como por exemplo Arsênio, Antimônio ou Fósforo, também conhecidos como impurezas doadoras, será produzido um semicondutor do tipo N (negativo), pelo excesso de elétrons nessa estrutura.
	Porém, se um cristal de Silício for dopado com átomos trivalentes (com 3 elétrons na camada mais externa), como por exemplo Alumínio, Boro ou Gálio, também, conhecidos como impurezas aceitadoras, será produzido um semicondutor do tipo P (positivo), pela falta de elétrons nessa estrutura. 
	No semicondutor tipo N, dizemos que o número de elétrons livres é maior que o número de lacunas, ou seja, os elétrons livres são portadores majoritários e as lacunas são portadores minoritários. No semicondutor do tipo P, por sua vez, as lacunas são os portadores majoritários e os elétrons livres são os portadores minoritários.