MII 2.1 MANUTENÇÃO DE CIRCUITOS ELETRÔNICOS ANALÓGICOS TEORIA DOS SEMICONDUTORES

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1 MII 2.1 MANUTENÇÃO DE CIRCUITOS ELETRÔNICOS ANALÓGICOS TEORIA DOS SEMICONDUTORES

2 Objetivo da teoria dos semicondutores Antigamente, os circuitos eletrônicos utilizavam válvulas (tubos de vácuo, vacuum tube, em inglês) Esquema de funcionamento Exemplo de Válvula Válvulas funcionando

3 Objetivo da teoria dos semicondutores Atualmente, os circuitos eletrônicos utilizam componentes de estado sólido (solid state, em inglês); SEMICONDUTORES (DIODOS, TRANSISTORES, CI s, etc.) Exemplo de Diodo Exemplos de Transistores Exemplos de Circuitos Integrados (CI) Integrated Circuit (IC) - inglês

4 Objetivo da teoria dos semicondutores Nosso objetivo é compreender como a corrente flui nos semicondutores; A corrente em um semicondutor flui de modo diferente de um condutor; Corrente em um condutor Corrente em um semicondutor Semicondutor Intrínseco: Material cujas características elétricas são próprias de um semicondutor, possuindo poucas impurezas em bilhões de átomos em sua estrutura

5 Semicondutores Germânio e Silício Os primeiros semicondutores (diodos e transistores) eram feitos de Germânio (Ge) 4 elétrons de valência. Atualmente, o material semicondutor mais utilizado para fabricação de componentes é o Silício (Si) 4 elétrons de valência. Na natureza, os materiais tendem a se combinar de modo que existam 8 elétrons nas órbitas de valência de seus átomos Cristal de silício em estado puro, é mau condutor a baixas temperaturas

6 Semicondutores Processo de Dopagem Conforme os cristais de semicondutores puros são maus condutores em temperatura ambiente, se estabeleceu o processo de dopagem: Inclusão de impurezas químicas elementares a certa medida de partes por milhão no cristal semicondutor atualmente cristal de silício. Objetivo da dopagem: alterar a característica elétrica do cristal, torná-lo semicondutor a temperatura ambiente. Elementos comumente utilizados: Arsênio (As) Fósforo (P) Boro (B) MII 2.1 TEORIA DOS SEMICONDUTORES

7 Semicondutores Deslocamentos dos portadores de corrente A corrente em um semicondutor se dá pelo deslocamento dos portadores de corrente Em relação ao material tipo N (portadores: elétrons livres) Os elétrons circulam em direção ao terminal positivo da fonte de tensão Em relação ao material tipo P (portadores: lacunas) Os elétrons circulam em direção ao terminal negativo da fonte de tensão

8 RESUMO Camada de valência: última camada de um átomo, onde estão presentes os elétrons que participam de ligações químicas entre outros átomos. Portador de carga: presença de elétron livre ou buraco produzido pela falta de elétron; Tensão: energia necessária para mover uma unidade de carga através de um elemento (resistores, fios, semicondutores, etc). É medida em volts (V); Corrente: é a taxa de variação da carga em relação ao tempo e é medida em ampères (A); Potência: variação de energia (liberada ou absorvida) em função da variação do tempo; é medida em watts (W); MII 2.1 TEORIA DE SEMICONDUTORES Semicondutor: elemento de condução de corrente elétrica intermediário entre o condutor e o isolante Material tipo N: semicondutor com elétrons livres como portadores de cargas (majoritários) Material tipo P: semicondutor com elétrons faltantes como portadores de cargas (majoritários) Dopagem: processo ao qual um cristal de material semicondutor é submetido para aumentar a sua capacidade de condução

9 REFERÊNCIAS [1] ALVES CRUZ, Eduardo Cesar; CHOUERI JR., Salomão. Eletrônica Aplicada. Érica, São Paulo [2] BOYLESTAD. Dispositivos Eletrônicos e Teoria de Circuitos. Prentice Hall do Brasil, Rio de Janeiro