{"id":6271,"date":"2016-09-09T19:08:00","date_gmt":"2016-09-09T22:08:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.antonioguilherme.web.br.com\/blog\/?page_id=6271"},"modified":"2023-06-12T09:04:51","modified_gmt":"2023-06-12T12:04:51","slug":"semicondutores","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/www.antonioguilherme.web.br.com\/blog\/materiais-eletricos-e-magneticos\/classificacao-dos-materiais\/semicondutores\/","title":{"rendered":"Semicondutores"},"content":{"rendered":"

“Eu sempre quis responder todas as quest\u00f5es que a natureza nos apresenta.”<\/strong><\/em><\/span><\/p>\n

Klaus von Klitzing<\/a><\/span><\/em><\/p>\n

Os semicondutores<\/a> revolucionaram a eletr\u00f4nica, viabilizaram os computadores cada vez mais poderosos, transformaram as telecomunica\u00e7\u00f5es, automatizaram as ind\u00fastrias, e subverteram os sistemas de pot\u00eancia.<\/span><\/p>\n

A f\u00faria transformadora destes materiais<\/a> invade todas as \u00e1reas da vida humana, e a humanidade se encontra cada vez mais dependente e ignorante a seu respeito.<\/span><\/p>\n

O funcionamento dos semicondutores se baseia integralmente na Estrutura da Mat\u00e9ria<\/a> e na Mec\u00e2nica Qu\u00e2ntica<\/a>.<\/span><\/p>\n

Alguns autores classificam os semicondutores como materiais cuja resistividade varia entre 10-2<\/sup> e 109<\/sup> \u03a9.cm, mas esta ampla faixa de valores n\u00e3o define precisamente estes materiais.<\/span><\/p>\n

Considera-se como Semicondutores os materiais que apresentam gap de energia<\/em> entre 0 e 4 eV. <\/span>Metais ou condutores apresentam gaps de energia iguais a zero e isolantes gaps maiores que 3 eV.<\/span><\/p>\n

Contudo, existem exce\u00e7\u00f5es e a correta defini\u00e7\u00e3o requer detalhes relacionados com a estrutura da mat\u00e9ria.<\/span><\/p>\n

Materiais Semicondutores<\/span><\/h2>\n

A Figura 1 apresenta os elementos qu\u00edmicos semicondutores respons\u00e1veis pela fabrica\u00e7\u00e3o de todos os dispositivos eletr\u00f4nicos modernos. Por\u00e9m, nem todos s\u00e3o utilizados em larga escala. <\/span><\/p>\n

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Figura 1. Elementos qu\u00edmicos semicondutores [Ptable<\/a>]<\/span><\/figcaption><\/figure>\n

Disponibilidade<\/span><\/h3>\n

A disponibilidade<\/a> dos materiais na crosta terrestre determina a sua escolha para produtos de massa, e Figura 2 apresenta essa informa\u00e7\u00e3o para os elementos qu\u00edmicos semicondutores. Observa-se que o Sil\u00edcio<\/a> possui segunda maior disponibilidade na crosta terrestre (27%), superado apenas pelo Oxig\u00eanio (46%). <\/span>Consequentemente, o Sil\u00edcio domina a ind\u00fastria de semicondutores.<\/span><\/p>\n

A ind\u00fastria de semicondutores utiliza outros elementos semicondutores apenas na fabrica\u00e7\u00e3o de dispositivos especiais onde propriedades espec\u00edficas dos outros elementos se tornam primordiais.<\/span><\/p>\n

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Figura 2. Abund\u00e2ncia na crosta terrestre dos elementos qu\u00edmicos semicondutores [Ptable<\/a>]<\/span><\/figcaption><\/figure>\n

Propriedades F\u00edsico-Qu\u00edmicas<\/span><\/h3>\n

A Figura 3 apresenta a condutividade el\u00e9trica dos semicondutores.<\/span><\/p>\n

Observa-se que alguns elementos n\u00e3o s\u00e3o semicondutores, mas formam os semicondutores da Tabela 1 quando compostos com outros elementos da Figura 3, que apresenta as propriedades dos materiais semicondutores.<\/span><\/p>\n

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Figura 3. Condutividade el\u00e9trica dos elementos qu\u00edmicos semicondutores<\/figcaption><\/figure>\n

A Tabela 1 cont\u00e9m os links para as folhas de dados das propriedades de uma pequena amostra dos materiais semicondutores utilizados na ind\u00fastria eletroeletr\u00f4nica. <\/span>1<\/sup><\/a><\/span><\/span><\/p>\n

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\n \n \n\n \n \n \n \n\n \n Material <\/th>\n <\/th>\n Eg [eV] <\/th>\n \u03bcn [cm\/(V.s)] <\/th>\n \u03bcp [cm\/(V.s)] <\/th>\n \u03b5r <\/th>\n \u2374m [g\/cm3] <\/th>\n Tipo <\/th>\n <\/tr>\n\n Material<\/th> wdt_ID<\/th> Eg [eV]<\/th> \u03bcn [cm\/(V.s)]<\/th> \u03bcp [cm\/(V.s)]<\/th> \u03b5r<\/th> \u2374m [g\/cm3]<\/th> Tipo<\/th> <\/tr>\n<\/thead>\n \n\n \n \n\n\n
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Si<\/td>\n 1<\/td>\n 1,1<\/td>\n 1.350,0<\/td>\n 480,0<\/td>\n 118,0<\/td>\n 2,3<\/td>\n Indireto<\/td>\n <\/tr>\n
Ge<\/td>\n 2<\/td>\n 0,7<\/td>\n 3.900,0<\/td>\n 1.900,0<\/td>\n 16,0<\/td>\n 5,3<\/td>\n Indireto<\/td>\n <\/tr>\n
SiC<\/td>\n 3<\/td>\n 2,9<\/td>\n 500,0<\/td>\n -1,0<\/td>\n 10,2<\/td>\n 3,2<\/td>\n Indireto<\/td>\n <\/tr>\n
AlP<\/td>\n 4<\/td>\n 2,5<\/td>\n 80,0<\/td>\n -1,0<\/td>\n 9,8<\/td>\n 2,4<\/td>\n Indireto<\/td>\n <\/tr>\n
AlAs<\/td>\n 5<\/td>\n 2,2<\/td>\n 1.200,0<\/td>\n 420,0<\/td>\n 10,9<\/td>\n 3,6<\/td>\n Indireto<\/td>\n <\/tr>\n
AlSb<\/td>\n 6<\/td>\n 1,6<\/td>\n 200,0<\/td>\n 300,0<\/td>\n 11,0<\/td>\n 4,3<\/td>\n Indireto<\/td>\n <\/tr>\n
GaP<\/td>\n 7<\/td>\n 2,3<\/td>\n 300,0<\/td>\n 150,0<\/td>\n 11,1<\/td>\n 4,1<\/td>\n Indireto<\/td>\n <\/tr>\n
GaAs<\/td>\n 8<\/td>\n 1,4<\/td>\n 8.500,0<\/td>\n 400,0<\/td>\n 13,2<\/td>\n 5,3<\/td>\n Direto<\/td>\n <\/tr>\n
GaN<\/td>\n 9<\/td>\n 3,4<\/td>\n 380,0<\/td>\n -1,0<\/td>\n 12,2<\/td>\n 6,1<\/td>\n Direto<\/td>\n <\/tr>\n
GaSb<\/td>\n 10<\/td>\n 0,7<\/td>\n 5.000,0<\/td>\n 1.000,0<\/td>\n 15,7<\/td>\n 5,6<\/td>\n Direto<\/td>\n <\/tr>\n
InP<\/td>\n 11<\/td>\n 1,4<\/td>\n 4.000,0<\/td>\n 100,0<\/td>\n 12,4<\/td>\n 4,8<\/td>\n Direto<\/td>\n <\/tr>\n
InAs<\/td>\n 12<\/td>\n 0,4<\/td>\n 22.600,0<\/td>\n 200,0<\/td>\n 14,6<\/td>\n 5,7<\/td>\n Direto<\/td>\n <\/tr>\n
InSb<\/td>\n 13<\/td>\n 0,2<\/td>\n 100.000,0<\/td>\n 1.700,0<\/td>\n 17,7<\/td>\n 5,8<\/td>\n Direto<\/td>\n <\/tr>\n
ZnS<\/td>\n 14<\/td>\n 3,6<\/td>\n 180,0<\/td>\n 10,0<\/td>\n 8,9<\/td>\n 4,1<\/td>\n Direto<\/td>\n <\/tr>\n
ZnSe<\/td>\n 15<\/td>\n 2,7<\/td>\n 600,0<\/td>\n 28,0<\/td>\n 9,2<\/td>\n 5,7<\/td>\n Direto<\/td>\n <\/tr>\n
ZnTe<\/td>\n 16<\/td>\n 2,3<\/td>\n 530,0<\/td>\n 100,0<\/td>\n 10,4<\/td>\n 5,5<\/td>\n Direto<\/td>\n <\/tr>\n
CdS<\/td>\n 17<\/td>\n 2,4<\/td>\n 250,0<\/td>\n 15,0<\/td>\n 8,9<\/td>\n 4,8<\/td>\n Direto<\/td>\n <\/tr>\n
CdSe<\/td>\n 18<\/td>\n 1,7<\/td>\n 800,0<\/td>\n -1,0<\/td>\n 10,2<\/td>\n 5,8<\/td>\n Direto<\/td>\n <\/tr>\n
CdTe<\/td>\n 19<\/td>\n 1,6<\/td>\n 1.050,0<\/td>\n 100,0<\/td>\n 10,2<\/td>\n 6,2<\/td>\n Direto<\/td>\n <\/tr>\n <\/tbody> \n\n \n \n \n <\/table>\n\n<\/div>