semicondutores

Semicondutores são materiais cuja condutividade elétrica fica entre a de condutores e isolantes, variando com temperatura, dopagem e energia externa. Em condições puras apresentam condutividade relativamente baixa, mas tornam-se significativamente mais condutivos quando dopados com impurezas ou excitados por luz, calor ou campo elétrico. O silício é o semicondutor dominante na indústria, devido à abundância, à formação de óxido estável e à compatibilidade com processos de fabricação. Outros materiais amplamente usados incluem germânio e compostos III-V como arseneto de gálio (GaAs) e arseneto de índio (InAs).

A base teórica envolve bandas de energia: semiconductores possuem uma lacuna entre as bandas de valência e condução. A condutividade intrínseca é baixa, mas a dopagem introduz portadores livres: dopantes tipo n fornecem elétrons extras; dopantes tipo p criam lacunas. Assim, é possível controlar a condução por densidade de dopagem, temperatura e iluminação.

Dispositivos comuns incluem diodos alimentados por junção PN, que permitem o fluxo unidirecional de corrente, e transistores bipolares (BJT) e de efeito de campo (FET), que atuam como amplificadores e comutadores. Camadas adicionais e estruturas em várias dimensões possibilitam circuitos integrados com milhões ou bilhões de dispositivos em um único chip.

A fabricação envolve purificação de materiais, dopagem seletiva, deposição de filmes, litografia, gravação e encapsulamento, em processos de microfabricação altamente controlados. As aplicações abrangem eletrônica de consumo, computação, telecomunicações, sensores, tecnologia de energia solar e optoeletrônica.