Introdução ao material semicondutor revolucionário

A evolução recente no campo da eletrônica deve-se principalmente a um tipo especial de material através do qual muitas conquistas foram realizadas. Hoje vamos dar um breve resumo sobre esses preciosos materiais chamados Semicondutores. Quase 20 anos antes, tínhamos um tipo diferente de tubos de vácuo que estavam disponíveis em diferentes formas e tamanhos nas indústrias eletrônicas. Os tubos de vácuo eram bons para aquela época, mas a introdução de semicondutores mudou completamente o cenário. Os semicondutores possuem peso leve, tamanho pequeno, construção simples, confiável, eficaz, baixo custo e baixa produção de calor.

Teoria dos semicondutores:

                                          Um material semicondutor é aquele cujas propriedades elétricas estão entre as de isolantes e bons condutores, por exemplo. germânio e silício etc. Em outras palavras, aquele material que se opõe à corrente com 102 ohm × cm é chamado de semicondutor. O material de silício é o mais usado nas indústrias, mas também há arseneto de carbono, germânio e gálio disponíveis. De acordo com as bases das bandas de energia à temperatura ambiente, esses materiais possuem banda de condução vazia e banda de valência parcialmente preenchida. Entre essas bandas, há um pequeno gap de energia (igual a 1v). A resistência desses materiais diminui com o aumento da temperatura porque comprime a lacuna de energia. É por isso que o material semicondutor é conhecido como coeficiente de temperatura negativo.

• Alguns termos importantes usados ​​ao estudar semicondutores.

• Elétrons de valência

Aqueles elétrons que giram em torno do núcleo na última órbita/camada são chamados de elétrons de valência. O átomo tornou-se estável quando os elétrons de valência são completados em sua última camada, existem apenas 8 elétrons que podem ser acomodados na camada de valência. Uma vez completado, nenhum elétron pode emitir ou entrar na camada de valência. Existem 4 elétrons na camada de valência de silício e germânio. O silício é descoberto em 1823, enquanto o germânio descoberto em 1886.

• Conchas de energia

Esses caminhos em torno de um núcleo de um átomo em que os elétrons giram são chamados de camadas de energia. O elétron que está a uma distância do núcleo terá alta energia em comparação com aquele elétron que está em uma camada fechada ao núcleo. Esses elétrons estão fortemente conectados em força com o núcleo que está próximo ao núcleo. Quando o átomo ganha energia, ele salta para a camada mais alta, longe do núcleo, mas quando o átomo perde energia, ele volta para sua camada original. Eletricamente um átomo é neutro devido ao mesmo número de elétrons e prótons presentes em um átomo.

• Ligação covalente ou ligação atômica

Como sabemos, um átomo de silício contém 2 elétrons em sua primeira camada, 8 elétrons na segunda e 4 na valência ou terceira camada. Isso é verdade para um único átomo, mas quando poucos átomos estão se combinando, eles formam um arranjo automático sólido chamado estrutura cristalina. Esse arranjo acontece devido à ligação covalente. Uma ligação covalente é aquele tipo de ligação em que dois ou mais átomos compartilham elétrons da camada de valência entre si. Como sabemos, um átomo é eletricamente estável, mas quimicamente instável. Ambos os mesmos átomos precisam ser estáveis ​​para compartilhar seus elétrons.

• Elétrons e buracos livres

Quando a temperatura ambiente é aumentada do valor zero absoluto, a energia térmica é produzida lá, o que resulta em vibração no cristal de silício/germânio. Muitas vezes, como resultado da energia térmica, o elétron excitado emite de sua camada de valência. Esta eleição é agora chamada de elétron livre porque não está sob efeito de um núcleo. O elétron emitido deixa uma vaga que atua como carga positiva. Este processo acontece em cada átomo que coletivamente dá um grande número de elétrons livres e buracos.