O que são semicondutores do tipo N?

Os semicondutores do tipo negativo (N) são materiais parcialmente condutores e parcialmente isolantes que doam elétrons em dispositivos eletrônicos. Os semicondutores do tipo N, como seu equivalente do tipo positivo (P), são feitos de elementos como silício e germânio. Juntos, semicondutores do tipo N e semicondutores do tipo P são os blocos de construção dos modernos dispositivos semicondutores.

Elétrons de valência no modelo atômico são elétrons na camada mais externa da órbita. O silício, por exemplo, possui quatro elétrons na camada de valência. Isso faz do silício um semicondutor ou condutor parcial e isolador parcial. Condutores completos, como cobre e alumínio, têm mais elétrons na camada de valência, resultando em uma mobilidade mais fácil dos elétrons, levando a alta condutividade.

Ao preparar silício para a produção de semicondutores, o dióxido de silício é aquecido a temperaturas super elevadas na ausência de oxigênio. O dióxido de silício é a areia comum encontrada em quase toda parte. Os equipamentos especiais que produzem silício puro e suas formas extrínsecas são a maior parte do investimento na produção de semicondutores.

Semicondutores extrínsecos são semicondutores puros que foram dopados com elementos de impureza, como fósforo ou bronze, para ter a característica de doador ou aceitador de elétrons. Quando um elemento eletrônico de quatro valências é dopado com um elemento eletrônico de cinco valências, resultam semicondutores do tipo N. O uso de um elemento de três valências resulta em um semicondutor do tipo P. A quantidade de impureza é de cerca de 1 átomo de impureza para cada 100 milhões de átomos de silício.

O fósforo possui cinco elétrons de valência. Se 100 milhões de átomos de silício são dopados com um átomo de fósforo, resultam semicondutores do tipo N. O material do tipo N, juntamente com o material do tipo P, torna-se um componente básico para o semicondutor mais simples, conhecido como diodo. Para construir um diodo, é feita uma junção entre um semicondutor do tipo N e do tipo P. Nos lados opostos à junção, ligações metálicas são unidas à extremidade livre dos semicondutores.

A corrente flui livremente de uma maneira em um diodo, mas quase nenhuma corrente flui na outra direção, o que torna o diodo um dispositivo padrão para retificação ou o processo de conversão de corrente alternada (CA) em direta (CC). Um diodo também é usado para detecção de envelope, onde os níveis de pico de um sinal de radiofrequência (RF) são extraídos usando um circuito detector de diodo. Este conceito sugere o processo de extração de áudio na modulação de amplitude (AM). Um diodo em conjunto com um circuito resistor-capacitor (RC) da constante de tempo certo gera áudio a partir de um envelope AM RF.