O que são semicondutores intrínsecos?

Os semicondutores intrínsecos são uma forma pura de elementos que geralmente possuem quatro elétrons de valência. Um processo especial pode ser feito para transformar semicondutores intrínsecos em semicondutores do tipo negativo (N) ou positivo (P). Os usos dos semicondutores do tipo P e do tipo N incluem transistores de junção bipolar (BJT), transistores de efeito de campo (FET) e retificadores controlados por silício (SCR).

Bons condutores de eletricidade, como o cobre, perdem facilmente elétrons para outros átomos dentro do material, enquanto os semicondutores são parcialmente condutores e parcialmente isolantes. Tanto o silício quanto o germânio são elementos de quatro valências. O silício é um material comum para semicondutores, embora o germânio também seja usado para aplicações de alta frequência. A diferença entre silício e germânio é que a queda de tensão direta no germânio é de cerca de 0,2 volt (V), em comparação com 0,7 V no silício.

Ao fabricar semicondutores intrínsecos, o silício é derretido a uma temperatura muito alta em um gás inerte ou em um vácuo. O material fundido resultante se parece muito com um vidro fundido. Através de um processo chamado crescimento, um produtor giratório puxa lentamente o silício fundido para um material intrínseco de silício na forma de uma haste com cerca de alguns centímetros de diâmetro.

Os materiais de silicone intrínseco, chamados de semicondutores não dopados, semicondutores do tipo intrínseco (i) ou semicondutores intrínsecos, são de pouca utilidade para a indústria eletrônica. A forma útil de silício é resultado da adição de elementos especiais, conhecidos como dopantes, em um processo chamado doping, em que dopantes, como fósforo ou boro, são adicionados enquanto o silício ainda está derretido. Quando o fósforo é adicionado ao silício, um elétron extra torna o silício um semicondutor do tipo N. O próximo passo após o crescimento de uma haste de silício do tipo N é o corte, em que o material em forma de haste em forma de vidro será cortado para produzir finas pastilhas de silício. Técnicas especiais, como a onda acústica da superfície (SAW), são usadas para cortar um material muito duro, como o silício dopado com fósforo.

As pastilhas de silício geradas pelo corte podem ser gravadas no eixo xe depois no eixo y, resultando em uma enorme quantidade de semicondutores do tipo N. Mais tarde, os semicondutores do tipo P também são produzidos e preparados para o processo de montagem. Neste ponto, os semicondutores intrínsecos foram transformados em semicondutores extrínsecos. A montagem mais simples de um semicondutor do tipo N e do tipo P é uma junção positivo-negativo (PN) conhecida como diodo, que é como uma válvula unidirecional. A junção PN que foi gerada pelo contato dos semicondutores do tipo N e P agora tem uma característica especial conhecida como condutividade unidirecional.