Semicondutor - Glacy Gomes

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DO MARANHÃO 
CENTRO CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS – CCT 
DISCIPLINA DE ELETRÔNICA FUNDAMENTAL 
 
 
GLACY KELLY MOURA GOMES 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SEMICONDUTORES 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
São Luís – MA 
2021
 
GLACY KELLY MOURA GOMES 
 
 
 
 
SEMICONDUTORES 
 
 
 
 
 
 
 
 
Trabalho apresentado ao curso de Engenharia 
da Computação da Universidade Estadual do 
Maranhão como requisito para obtenção parcial 
da primeira nota da disciplina de Eletrônica 
Fundamental ministrada pelo professor Jairon 
Viana Batista. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
São Luís – MA 
2021 
 
SUMÁRIO 
1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................................. 5 
2 SEMICONDUTORES ....................................................................................................................... 5 
2.1 Semicondutores Intrínsecos ..................................................................................................... 6 
2.2 Semicondutores Extrínsecos ................................................................................................... 7 
3 CONCLUSÃO .................................................................................................................................... 9 
REFERÊNCIAS .................................................................................................................................. 10 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE FIGURAS 
Figura 1. Silício e Germânio .............................................................................................................. 5 
Figura 2. Bandas de Energia ............................................................................................................. 6 
Figura 3. Estrutura cristalina homogênea de Silício....................................................................... 6 
Figura 4. Ligação Covalente do Silício ............................................................................................. 7 
Figura 5. Boro na estrutura cristalina de Silício .............................................................................. 8 
Figura 6. Fósforo na estrutura cristalina de Silício ......................................................................... 8 
Figura 7. Junção PN e Camada de Depleção ................................................................................ 9 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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¹ Disponível em: < www.feis.unesp.br/Home/departamentos/engenhariaeletrica/capitulo_1_diodos.pdf 
>. Acesso 09 de dez 2021 
1 INTRODUÇÃO 
O presente trabalho tem como objetivo mostrar o conceito de semicondutores 
e seus tipos que consistem em dois: intrínsecos e extrínsecos. Um tem mais utilidade 
para a eletrônica do que o outro, devido à suas características de isolante ou condutor. 
Essas características também devem ser abordadas para que se possa conceituar um 
semicondutor, já que, ele pode atuar como um isolante ou um condutor. 
2 SEMICONDUTORES 
Os semicondutores são materiais que possuem a característica de mudar sua 
condição de isolante para condutor, ou seja, sua condutividade elétrica é intermediária 
fazendo com que, ela esteja entre os materiais isolantes ou condutores. Os 
semicondutores mais utilizados na eletrônica são o Silício e o Germânio, e cada um 
só tem quatro elétrons na última camada. Por isso, deve-se explicar primordialmente 
como funcionam os condutores e os isolantes. 
Figura 1. Silício e Germânio 
 
Fonte: Autoria Própria. 
Os condutores são materiais que tem átomos que deixam os elétrons transitar 
de um átomo para o outro. Isso gera vários elétrons livres dentro de um sólido, e esses 
elétrons livres, quando são injetados algum tipo de fonte de energia são reordenados 
e passam a conduzir corrente elétrica que necessita desses elétrons para existir. 
Já nos materiais isolantes, os átomos e moléculas que fazem parte deles, são 
aqueles que não permitem a transição livre de elétrons entre um átomo e outro. Isso 
resulta em um material sem muitos elétrons livres, o que dificulta a passagem de uma 
corrente elétrica, já que ela precisa muitos elétrons livres para propagar a corrente no 
material. 
O condutor tem uma maior facilidade de conduzir eletricidade, já o isolante, é o 
oposto disso e tem dificuldade para passar corrente elétrica. E o semicondutor é o 
meio-termo, podem apresentar algum tipo condução ou não, dependendo de sua 
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¹ Disponível em: < www.feis.unesp.br/Home/departamentos/engenhariaeletrica/capitulo_1_diodos.pdf 
>. Acesso 09 de dez 2021 
aplicação. Isso se dá devido às bandas de energia, que estão representadas na figura 
2 logo abaixo. 
Figura 2. Bandas de Energia 
 
Fonte: Unesp.1 
Os átomos juntos num material sólido podem provocar alterações nos níveis de 
energia que ficam acima da camada de valência, podendo ser chamado de nível 
proibido ou banda proibida. Os elétrons que ficam na camada de valência que sofrem 
uma ação de um potencial elétrico, pulam do nível de valência para um nível de 
condução ou banda de condução. Sendo assim, nos condutores não existem a banda 
proibida, o que facilita a condução da corrente da camada de valência para a banda 
de condução. Já no isolante, existe uma extensa banda proibida, o que dificulta a 
passagem de corrente. No semicondutor a banda proibida tem um tamanho médio, o 
que significa que podem conduzir corrente, porém não tão eficaz quanto o condutor e 
também não isola como o isolante que uma banda proibida maior que os outros. 
2.1 Semicondutores Intrínsecos 
 Quando os silícios são organizados em pares distintos formam-se a ligação 
covalente entre eles, tornando-os dessa forma, estáveis. Esse tipo de ligação é 
chamado de semicondutor intrínseco (puro) pois apenas existem silícios com ligações 
covalentes que formam uma estrutura cristalina homogênea. 
Figura 3. Estrutura cristalina homogênea de Silício 
 
Fonte: Autoria Própria. 
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¹ Disponível em: < www.feis.unesp.br/Home/departamentos/engenhariaeletrica/capitulo_1_diodos.pdf 
>. Acesso 09 de dez 2021 
Os silícios quando são ligados com outros silícios, compartilham elétrons 
através das ligações covalentes, na qual consiste em um elemento de Silício, ganhar 
mais um elétron na sua camada de valência. Como tudo na natureza, tende ao 
equilíbrio, nessa ligação o Silício consegue se estabilizar, pois fica com oito elétrons 
na sua última camada. 
Figura 4. Ligação Covalente do Silício 
 
Fonte: Autoria Própria. 
Esses semicondutores intrínsecos (puros) não servem como aplicação prática 
para eletrônica pois eles ficam estáveis, assim que se ligam. Por estarem estáveis, 
eles dificilmente liberam elétrons livres, o que os tornam mais parecido com um 
isolante, do que um condutor. Por isso, o outro tipo de semicondutor (extrínseco) é 
mais utilizado devido às suas características em relação aos circuitos elétricos, que 
precisam da passagem de corrente elétrica. 
2.2 Semicondutores Extrínsecos 
Para ter aplicações práticas na eletrônica, os semicondutores extrínsecos 
(impuros ou dopados) são os melhores, especificamente pois são adicionadas 
impurezas como elementos trivalentes ou pentavalentes nessa estrutura cristalina, 
que tem três e cinco elétrons na camada de valência, respectivamente. O ato de 
adicionar impurezas na estrutura é chamado de dopagem. 
 Quando uma impureza trivalente (Boro, por exemplo) é adicionada na estrutura 
cristalina de silício é possível perceber que existem lacunas entre os átomos, pois os 
trivalentes têm três elétrons e o silício apenas quatro elétrons na última camada, o que 
resulta apenas em sete elétrons na camada de valência, ainda ficando instável e 
faltando um elétron, essa “falta” de elétron é chamada de lacuna, como ilustrado na 
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¹ Disponível em: < www.feis.unesp.br/Home/departamentos/engenhariaeletrica/capitulo_1_diodos.pdf>. Acesso 09 de dez 2021 
figura 5. Dessa forma, como faltam elétrons, diz-se que a estrutura cristalina está 
carregada positivamente e por isso será chamado de semicondutor do tipo p (“p” de 
positivo). 
Figura 5. Boro na estrutura cristalina de Silício 
 
Fonte: Autoria Própria. 
Já quando uma impureza pentavalente (Fósforo) é adicionada na estrutura 
cristalina, percebe-se que sobram elétrons no fósforo. Sendo assim, como tem 
excesso de elétrons diz-se que a estrutura cristalina está carregada negativamente e 
é chamada de semicondutor do tipo n (“n” de negativo). 
Figura 6. Fósforo na estrutura cristalina de Silício 
 
Fonte: Autoria Própria. 
Quando existe uma união desses semicondutores de tipo P e N, chama-se de 
junção PN. Com essa junção, é formada a camada de depleção, em que ficam os 
elétrons livres e lacunas. Quando uma lacuna e um elétron livre desaparecem esse 
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¹ Disponível em: < www.feis.unesp.br/Home/departamentos/engenhariaeletrica/capitulo_1_diodos.pdf 
>. Acesso 09 de dez 2021 
processo é chamado de recombinação, na qual a maioria da estrutura cristalina se 
estabiliza. 
Figura 7. Junção PN e Camada de Depleção 
 
Fonte: Unesp.1 
Esse cristal PN é justamente o componente eletrônico chamado de diodo, que, 
na parte do tipo P está carregado positivamente, e na parte do tipo N, carregado 
negativamente, sendo assim, um componente utilizado bastante na eletrônica. 
3 CONCLUSÃO 
O semicondutor, como foi visto, pode assumir características de um isolante ou 
um condutor dependendo de sua aplicação. Porém, sua aplicação mais prática na 
eletrônica é o semicondutor extrínseco (dopado), pois é inserido na estrutura cristalina 
elementos trivalentes ou pentavalentes, que tem três e cinco elétrons na camada de 
valência, respectivamente. Com, foi feito a explicação, da existência e da junção dos 
materiais semicondutores do tipo P e N, e como consequentemente, são a 
composição de um componente bastante utilizado na eletrônica: o diodo. 
REFERÊNCIAS 
[1] Capítulo 1 – Diodos. Disponível em: 
<www.feis.unesp.br/Home/departamentos/engenhariaeletrica/capitulo_1_diodos.pdf>
. Acesso em: 27 dez. 2020. 
[2] Semicondutores. Disponível em: <www.guiaestudo.com.br/semicondutores>. 
Acesso em: 09 jan. 2021. 
[3] Condutores e Isolantes. Disponível em: <www.todamateria.com.br/condutores-
e-isolantes/>. Acesso em: 09 jan. 2021.