Semicondutor Intrínseco vs Extrínseco
É notável que a eletrônica moderna seja baseada em um tipo de material, os semicondutores. Semicondutores são materiais que possuem uma condutividade intermediária entre condutores e isolantes. Materiais semicondutores foram usados em eletrônica mesmo antes da invenção do diodo semicondutor e transistor na década de 1940, mas depois disso os semicondutores encontraram vasta aplicação no campo da eletrônica. Em 1958, a invenção do circuito integrado por Jack Kilby dos instrumentos do Texas elevou o uso de semicondutores no campo da eletrônica a um nível sem precedentes.
Naturalmente os semicondutores têm sua propriedade de condutividade devido aos portadores de carga livres. Esse semicondutor, um material que naturalmente mostra propriedades semicondutoras, é conhecido como semicondutor intrínseco. Para o desenvolvimento de componentes eletrônicos avançados, os semicondutores foram aprimorados para atuar com maior condutividade pela adição de materiais ou elementos, que aumentam o número de portadores de carga no material semicondutor. Esse semicondutor é conhecido como semicondutor extrínseco.
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A condutividade de qualquer material é devida aos elétrons liberados para a banda de condução pela agitação térmica. No caso de semicondutores intrínsecos, o número de elétrons liberados é relativamente menor do que nos metais, mas maior do que nos isolantes. Isso permite uma condutividade de corrente muito limitada através do material. Quando a temperatura do material é aumentada, mais elétrons entram na banda de condução e, portanto, a condutividade do semicondutor também aumenta. Existem dois tipos de portadores de carga em um semicondutor, os elétrons liberados na banda de valência e os orbitais vagos, mais comumente conhecidos como buracos. O número de buracos e elétrons em um semicondutor intrínseco são iguais. Tanto as lacunas quanto os elétrons contribuem para o fluxo de corrente. Quando uma diferença de potencial é aplicada, os elétrons se movem em direção ao potencial mais alto e as lacunas se movem em direção ao potencial mais baixo.
Existem muitos materiais que atuam como semicondutores, e alguns são elementos e outros são compostos. O silício e o germânio são elementos com propriedades semicondutoras, enquanto o arseneto de gálio é um composto. Geralmente os elementos do grupo IV e compostos dos elementos dos grupos III e V, como Arseneto de Gálio, Fosfeto de Alumínio e Nitreto de Gálio apresentam propriedades semicondutoras intrínsecas.
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Ao adicionar diferentes elementos, as propriedades do semicondutor podem ser refinadas para conduzir mais corrente. O processo de adição é conhecido como dopagem, enquanto o material adicionado é conhecido como impurezas. As impurezas aumentam o número de portadores de carga dentro do material, permitindo uma melhor condutividade. Com base no carreador fornecido, as impurezas são classificadas como aceitadoras e doadoras. Doadores são materiais que possuem elétrons não ligados dentro da rede, e aceptores são materiais que deixam buracos na rede. Para os semicondutores do grupo IV, os elementos do grupo III Boro, Alumínio atuam como aceitadores, enquanto os elementos do grupo V Fósforo e arsênico atuam como doadores. Para semicondutores compostos do grupo II-V, selênio, telúrio atuam como doadores, enquanto berílio, zinco e cádmio atuam como aceptores.
Se um número de átomos aceitadores são adicionados como impureza, o número de buracos aumenta e o material tem excesso de portadores de carga positiva do que antes. Portanto, o semicondutor dopado com impureza aceitadora é chamado de Semicondutor do tipo positivo ou do tipo P. Da mesma forma, um semicondutor dopado com impureza doadora, que deixa o material em excesso de elétrons, é chamado de tipo negativo ou semicondutor tipo N.
Os semicondutores são usados para fabricar diferentes tipos de diodos, transistores e componentes relacionados. Lasers, células fotovoltaicas (células solares) e fotodetectores também usam semicondutores.
Qual é a diferença entre semicondutores intrínsecos e extrínsecos?
