Quais são as propriedades do material semicondutor?

Melhor resposta

Para entender a engenharia elétrica e eletrônica, é necessário ter muita fé e aceitar as seguintes relações. A engenharia elétrica e eletrônica contém muitas funções que são suportadas por condutores por meio de estática ou taxa de mudança de movimento da massa e carga de elétrons, e há outras funções e operações que são suportadas em vácuo e isoladores por taxa de mudança de “não elétrons “ou correntes de deslocamento (aparentes), massa de deslocamento (aparente) e carga de deslocamento (aparente) e, às vezes, através do momento e” massa e carga de um elétron “sendo lançada e disparada por uma arma eletrônica através de um vácuo ou um isolador. O elétron é uma pequena entidade maravilhosa, pois tem massa e carga e muito mais quando se move para diferentes localidades ou oscila na mesma localidade, ele cria uma corrente à medida que ganha diferentes níveis de voltagem. Associado a um elétron (corrente) em movimento, há um campo magnético e associado à Tensão, há um campo elétrico. Agora, o campo magnético e o campo elétrico não precisam de massa nem de um elétron carregado para sustentá-lo, mas falamos e associamos a eles conceitos de “corrente de deslocamento (aparente)” e eu acrescentaria que filosoficamente podemos falar de um “deslocamento ( massa aparente) “e uma” carga de deslocamento (aparente). Tudo isso levaria a conceitos de Energia Cinética e Energia Potencial, mesmo em um Vácuo, onde não há massa real. Portanto, para nos chamarmos de Engenheiros Elétricos devemos entender o que é corrente, tensões, campos magnéticos e elétricos e MAIOR TAXA DE ALTERAÇÕES de correntes, tensões, campos magnéticos e elétricos em CONDUTORES E ISOLADORES. Agora, os condutores podem ter valores de resistência variáveis, indutância variável, enquanto os isoladores podem ter capacitância variável se associarmos com ambientes físicos. Todos esses componentes precisam lidar com CAMPOS ELETROMAGNÉTICOS. que são originados por “elétrons” em condutores ou “não elétrons” em isoladores “Então, basicamente, um SEMICON DUTOR é um material sintetizado para operar entre ser um condutor de curto-circuito e um perfeito isolamento de vácuo, com a finalidade de suportar os campos de corrente, tensão, magnético e elétrico. Agora, como qualquer ser humano ou outra vida, são necessários dois componentes para criar vida, mas aqui não vamos falar sobre VIDA, mas podemos falar sobre REAÇÕES e ATIVIDADES. Todos nós sabemos que os diferentes elementos que existem em nosso mundo têm efeitos e atividades de superfície, que quando entram em contato com outras superfícies que dizem dos mesmos elementos não reagem com cada parte, mas se elementos DIFERENTES são postos em contato, como digamos alumínio e cobre ou ferro e água, então na junção há uma reação, como no caso da FERRUGEM, que é uma forma de vida, mas não chamamos de VIDA, chamamos de reação. É interessante que na engenharia eletrônica e elétrica possamos criar o equivalente do que é Masculino e Feminino a partir de um material neutro, dopando-o com diferentes níveis de elétrons ou, posso dizer, buracos! Com o alumínio e o cobre, há um efeito elétrico na junção onde os elétrons vão pular de uma superfície para a outra causando alguma assimetria, já que sempre há vários tipos de assimetrias quando há uma junção. Essa assimetria, quando dois elementos se encontram, pode ser na forma de retificação quando uma tensão é aplicada à junção e se a junção recebe energia externa como luz e calor ou mesmo uma força mecânica como em cristais, a junção pode criar eletricidade . A questão mais importante aqui é que precisamos de materiais que podem ser usados ​​por conta própria em um nível diferente de condutividade ou características diferentes de um isolador. Às vezes, precisamos de uma junção de materiais diferentes e, portanto, precisamos fazer diferentes MATERIAIS SEMICONDUTORES que podemos chamar de material do tipo N (elétrons excessivos) e do tipo P (buracos excessivos), mas mesmo estes podem ser feitos em diferentes níveis ou resoluções de tipos N e tipos P. Dois materiais semicondutores do tipo N dopados em níveis diferentes e colocados em contato também reagirão “eletronicamente”. Algumas vezes usamos a assimetria da junção N e P, feita de materiais semicondutores diferentes para fazer um diodo e às vezes usamos uma junção feita de semicondutores diferentes material para DISPARAR elétrons para longe da junção, como costumavam fazer em válvulas antigas (tubos) do cátodo para o ânodo no CRT ou aparelhos de televisão, eles usam para atirar elétrons para o vácuo e puxá-los com a voltagem positiva no ânodo . Em porta-aviões, eles disparam aviões a jato de 10 toneladas com catapultas a vapor e, na engenharia elétrica, podemos disparar elétrons de uma junção feita de diferentes materiais semicondutores como fonte de canhão, se fizermos materiais finos.Mas precisamos capturá-los e como não podemos ter vácuo nos transistores, como costumávamos ter nas válvulas, tudo pelo fato de todos os transistores serem “frios” e não dispararem ou evaporarem elétrons devido ao cátodo aquecido, mas devido a outras características eletrônicas inerentes à junção feita de diferentes materiais semicondutores. Em um transistor, a junção emissor-base usa a assimetria de uma junção NP para disparar elétrons enquanto a junção base-coletor os captura, mas o último deve substituir o vácuo que foi usado em uma válvula se precisarmos de um amplificador . Assim, enquanto a junção emissor-base usa a assimetria direta de dois materiais semicondutores diferentes para obter um curto-circuito ou a mais baixa resistência possível, enquanto a junção base-coletor usa a assimetria reversa do material NP para obter um circuito aberto ou como tão perto quanto podemos chegar ao vácuo. É cerca de 100.000 ohms para transistores de silício e muito menor para os semicondutores de germânio antigos. Portanto, vamos retomar o que dissemos. * Um curto-circuito e um circuito aberto são muito úteis na engenharia elétrica. * Um curto-circuito pode ser enrolado nas proximidades para produzir um indutor, enquanto um circuito aberto pode ser limitado para produzir um capacitor, enquanto um semicondutor solitário pode ser usado para produzir um resistor de qualquer valor. * Usado em pares como na superfície de uma junção, onde cada parte tem um nível diferente de semicondutividade, então a assimetria resultante da junção pode produzir um diodo, que tem uma característica de curto-circuito em uma direção e vácuo ou um isolante na outra direção. * Usando duas junções de semicondutores costas com costas, pode-se providenciar dois semicondutores dopados diferentes em uma junção para atuar como um curto-circuito e disparar elétrons para longe da junção quando uma parte da junção é feita muito fina e é necessário uma segunda junção atuar como um vácuo ou um bom isolante para capturar ou coletar os elétrons (ou os buracos), caso contrário, não se obtém uma ação amplificadora. Bem, a última situação de colocar vários níveis de semicondutores dopados juntos, pode ser vista como uma junção gerando uma corrente através de um curto-circuito usando uma fonte de corrente de entrada e, em seguida, disparando a corrente de condução resultante através de um isolador de modo que a corrente pareça como se estivesse emergindo de uma alta resistência com um aspirador de pó no coletor para atrair o tiro de corrente da junção base do emissor! Esse é o básico da amplificação. Simplesmente não se pode capturar elétrons em um segundo curto-circuito após gerá-los a partir de um curto-circuito primário, pois não haverá uma mudança de impedância para o fluxo de corrente. Basicamente, esse é o princípio de todos os amplificadores, um dispositivo que altera a impedância para o fluxo de corrente. (há uma versão de tensão como um FET afetando o campo elétrico no dispositivo semicondutor) Bem, se tivermos uma junção usando dois elementos semicondutores de diferentes resoluções dopadas para criar um elétron de condução, podemos estabelecer funções que podem deixar os elétrons para trás e lançar um campo eletromagnético para produzir sinais de luz, rádio ou raio X em um isolador, como nas ondas de rádio. Suponho que poderíamos dizer que isso é o que um LED faz, mas existem diodos Gunn que fazem isso de uma forma relacionada, tudo dependendo da dopagem dos semicondutores usados. Observe que um resistor ou aquecedor incandescente pode ser visto como operando como uma antena e, portanto, há momentos em que não se pode considerar um resistor ou semicondutor como sendo “com perdas”, pois o que está contido como calor ou energia eletromagnética pode ser muito útil para um engenheiro. Neste estágio, criamos funções de campo magnético e elétrico que se dissecaram, irradiaram ou se projetaram do semicondutor e se lançaram no espaço livre ou no vácuo, que é um isolador perfeito onde devemos esquecer a parte “condutora” em “semicondutores” e precisamos aprender a lidar com “elétrons ou corrente de deslocamento”, “massa de deslocamento (aparente)” e “cargas de deslocamento (aparente)”. Bem, acho melhor deixarmos o fluxo dos campos magnéticos e elétricos nos isoladores e no espaço para outro momento, pois o processo de condução pode ser tratado de outra forma ………. onde precisamos brincar e entender a importância de MAIORES TAXAS DE MUDANÇA DE CORRENTES DE CONDUÇÃO, TENSÕES, CAMPOS MAGNÉTICOS E ELÉTRICOS e CORRENTES DE DESLOCAMENTO (aparentes). As condições estáticas não são tão úteis em um espaço ilimitado ou no vácuo. Talvez as condições estáticas sejam úteis no espaço, ou outro espaço de isolamento se for delimitado por uma assimetria de elétrons flutuando nas proximidades de uma nuvem ou isolados em ilhas flutuantes de cobre ou outros metais como os planetas no espaço produzindo gravidade no espaço ou isolante entre eles .

Resposta

“Propriedades dos semicondutores ”.

“ As propriedades adicionais importantes dos semicondutores que os tornam únicos : –

Semicondutores possuem propriedades elétricas específicas. Uma substância que conduz eletricidade é chamada de condutor e uma substância que não conduz eletricidade é chamada de isolante. Semicondutores são substâncias com propriedades em algum lugar entre eles. As propriedades elétricas podem ser indicadas pela resistividade. Condutores como ouro, prata e cobre têm baixa resistência e conduzem eletricidade facilmente. Isolantes como borracha, vidro e cerâmica possuem alta resistência e são difíceis de passar eletricidade. Semicondutores têm propriedades em algum lugar entre esses dois. Sua resistividade pode mudar de acordo com a temperatura, por exemplo. Em uma temperatura baixa, quase nenhuma eletricidade passa por eles. Mas quando a temperatura aumenta, a eletricidade passa por eles facilmente. Semicondutores contendo quase nenhuma impureza conduzem quase nenhuma eletricidade. Mas quando alguns elementos são adicionados aos semicondutores , a eletricidade passa por eles facilmente. Semicondutores que compreendem um único elemento são chamados de semicondutores elementares, incluindo os famosos semicondutor material Silício. Por outro lado, semicondutores compostos de dois ou mais compostos são chamados de semicondutores compostos, e são usados ​​em lasers semicondutores , diodos emissores de luz , etc.

Faixa de energia

Um átomo consiste de um núcleo e elétrons orbitando o núcleo. Os elétrons não podem orbitar o núcleo a nenhuma distância no espaço atômico ao redor do núcleo, mas apenas certas órbitas muito específicas são permitidas e só existem em níveis discretos específicos. Essas energias são chamadas de níveis de energia. Um grande número de átomos se reúne para formar um cristal e interage em um material sólido, então os níveis de energia se tornam tão próximos que formam bandas. Esta é a faixa de energia. Metais, semicondutores e isoladores se distinguem uns dos outros por suas estruturas de banda. Suas estruturas de banda são mostradas na figura abaixo.

Nos metais, a banda de condução e a banda de valência se aproximam muito de entre si e podem até se sobrepor, com a energia de Fermi （Eｆ） em algum lugar interno. Isso significa que o metal sempre tem elétrons que podem se mover livremente e, portanto, sempre podem carregar corrente. Esses elétrons são conhecidos como elétrons livres. Esses elétrons livres são responsáveis ​​pela corrente que flui através de um metal.

Em semicondutores e isoladores, a banda de valância e a banda de condução são separadas por uma lacuna de energia proibida （Ex.） De largura suficiente e energia de Fermi （ Eｆ） está entre a banda de valência e condução. Para chegar à banda de condução, o elétron precisa ganhar energia suficiente para pular o gap. Uma vez feito isso, ele pode conduzir.

Em semicondutores à temperatura ambiente, o gap é menor, há energia térmica suficiente para permitir que os elétrons saltem o gap com relativa facilidade e façam as transições na banda de condução, dada a condutividade limitada do semicondutor. Em baixa temperatura, nenhum elétron possui energia suficiente para ocupar a banda de condução e, portanto, nenhum movimento de carga é possível. No zero absoluto, os semicondutores são isolantes perfeitos. A densidade dos elétrons na banda de condução à temperatura ambiente não é tão alta quanto nos metais, portanto, não podem conduzir corrente tão boa quanto o metal. A condutividade elétrica do semicondutor não é tão alta quanto a do metal, mas também não é tão pobre quanto o isolante elétrico. É por isso que esse tipo de material é chamado de semicondutor – significa meio condutor.

A lacuna de banda para isoladores é grande, então poucos elétrons podem saltar a lacuna. Portanto, a corrente não flui facilmente em isoladores. A diferença entre isoladores e semicondutores é o tamanho da energia do gap. Em isoladores onde o gap proibido é muito grande e, como resultado, a energia necessária para que o elétron passe para a banda de condução é praticamente grande o suficiente. Os isoladores não conduzem eletricidade facilmente. Isso significa que a condutividade elétrica do isolador é muito pobre.

O cristal semicondutor usado para IC etc. é um silício de cristal único de alta pureza de 99,999999999\%, mas quando realmente está fazendo um circuito, impurezas são adicionadas para controlar as propriedades elétricas . Dependendo das impurezas adicionadas, eles se tornam semicondutores de tipo n e tipo p.

Fósforo pentavalente (P) ou arsênico (As) são adicionados ao silício de alta pureza para semicondutores do tipo n.Essas impurezas são chamadas de doadores. O nível de energia do doador está localizado próximo à banda de condução, ou seja, o gap de energia é pequeno. Então, os elétrons neste nível de energia são facilmente excitados para a banda de condução e contribuem para a condutividade.

Por outro lado, o boro trivalente (B) etc. é adicionado ao semicondutor do tipo p. Isso é chamado de aceitador. O nível de energia do aceitador está próximo da banda de valência. Como não há elétrons aqui, os elétrons na banda de valência são excitados aqui. Como resultado, orifícios são formados na banda de valência, o que contribui para a condutividade.

Credenciamento

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