Semicondutores

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Muita gente deve ter ouvido a notícia de que a primeira fábrica brasileira de semicondutores iria se instalar em São Carlos(interior de São Paulo) nos próximos anos. E desses que ouviram, uma boa parte deve ter dito “Semi-O-QUÊ?”, até que alguém explicou que a fábrica faria chips para cartões de banco e de transporte.

Mas, se a fábrica vai fazer esses chips, o que são os tais “semicondutores” que tão levando a fama?

Bem, não apenas o material desses chips é um semicondutor, como esse é um dos materiais mais importantes para a tecnologia atual. Não importa como você está lendo esse texto, semicondutores estão envolvidos. Eles são utlizados na confecção de componentes básicos de eletrônica, como diodos e transistores, e também em elementos mais complexos, como microprocessadores, circuitos integrados e nanocircuitos.

Mas o quê, exatamente, são os tais semicondutores?

Antes de falar de semicondutores, temos que lembrar dos constituintes básicos da matéria, os átomos. Não durma ainda, é rápido. Basicamente o que temos que lembrar é que a matéria tem uma parte positiva e paradona (os prótons), e uma parte negativa, menor e móvel (o elétron). São os elétrons que, ao entrar em movimento formam a eletricidade como a conhecemos.

Vamos imaginar então um sólido de silício. O silício tem 4 elétrons na camada mais externa, ou seja, tem 4 elétrons mais “móveis”. Cada camada dessas mais externas, chamadas camadas de valência, tem 8 buracos para elétrons. 8 espaços a serem preenchidos. Então, nesse sólido de silício, tá tudo ‘fechado’, digamos assim, pois os elétrons se combinam com os espaços que sobram e deixam o cristal de silício impermeável à eletricidade, uma vez que os elétrons usam esses espaços vazios para se movimentar.
Mas se o silício não conduz eletricidade, porque fazemos equipamentos eletrônicos com ele?

Basicamente porque a gente não usa silício puro. Os semicondutores são silício “sujo”, com algumas impurezas estrategicamente colocadas ali para garantir essa condutividade, além de outras propriedades. Essa técnica é chamada de ‘dopagem’, da qual existem dois tipos, a P e a N(de Positivo e Negativo).

Na dopagem tipo N, temos excesso de elétrons (cargas negativas), são colocados átomos de Arsênio (As) ou Fósforo (P), que tem 5 elétrons na camada de valência, e na hora de ‘fechar’ com os átomos de silício acaba sobrando um elétron. Essa sobra faz com que o cristal de silício se torne um condutor razoável, mas não ótimo.

Na dopagem tipo P, são colocados átomos de Boro (Bo) ou Gálio (Ga). Esses átomos tem 3 elétrons nessa camada mais externa, o que faz com que, na hora de se ligar com os átomos de silício, fiquem faltando ligações, ou seja, são criadas “lacunas”.

Sozinhos, esses cristais não são de muita valia. São condutores medianos, mas nada comparados aos metais, por exemplo. Então qual a graça de mexer com semicondutores?

A mágica dos semicondutores ocorre justamente quando começamos a combinar esses cristais com dopagens diferentes. Quando em duplas temos os diodos e quando em trios temos os transistores. A mágica ocorre quando as lacunas de um cristal encontram os elétrons livres do outro. Coisa muito romântica.

Com duas camadas, o diodo pode “conter” uma corrente ou deixá-la passar, dependendo de sua polaridade. Uma ponte de diodos pode transformar corrente alternada em corrente contínua. Já os transistores, com suas 3 camadas de dopagens alternadas, podem servir como interruptores, com pequenas correntes desligando grandes correntes.

Quando falamos de chips de cartão de crédito ou de telefone, estamos falando de milhares de transistores. E nessa alternância de correntes ligas e desligadas, temos os muitos 0 e 1 necessários para criar códigos binários.

A fábrica em São Carlos começa a ser construída no segundo semestre de 2009, e fica pronta até 2011. Com um investimento que pode chegar a 1 bilhão de dólares, começará com capacidade de fabricar 100 milhões de chips por ano, que é o volume consumido pelo mercado nacional atual. Essa fábrica veio se instalar aqui depois que o governo divulgou que a área de semicondutores era prioridade no crescimento do país. Vamos ver no que dá.

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3 Responses to Semicondutores

  1. Edson Marcelo da Silva Pohlmann disse:

    Seria interessante saber exatamente porque existe condução na presença de corrente elétrica em um determinado ponto da mistura.

  2. Everson disse:

    Boa a matéria! Continue assim!

  3. eduardo disse:

    seria enteresante saber si as misturas sao feita manoalmente

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