carvão para fins elétricos. materiais semicondutores 2 caracteristicas do carvão ao contrário...
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Carvão para fins elétricos
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MATERIAIS SEMICONDUTORES2
Caracteristicas do carvão
Ao contrário dos metais em geral, apresenta uma variação p inversamente proporcional à temperatura.
A matéria prima básica costuma ser a grafita natural ou o antracito, que é reduzido a pó e prensado na forma desejada acrecentando aglomerante e em seguida as peças são tratadas termicamente.
Se as temperaturas forem elevadas o carvão passa a grafita. (grafitização)
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MATERIAIS SEMICONDUTORES3
Onde são utilizadas as peças de carvão?
peças de contatos escovas coletoras- distinguem se os
seguintes tipos. Escovas de carvão grafita. Escovas de grafita. Escovas eletrografitadas Escovas cobre-grafita Escovas bronze-grafita
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MATERIAIS SEMICONDUTORES4
Outras aplicações do carvão.
Em microfone de carvão, (resistencia do pó do carvão depende do tamanho do grão, do tratamento térmico e da compactação do pó.
O carvão é ainda encontrado em diversos semi condutores devido sua variação de p na ordem inversa da temperatura é a razão principal do seu emprego.
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MATERIAIS SEMICONDUTORES
5
Principais características dos semicondutores
Principais fenômenos. Definição de semicondutor Transferências eletrônicas Estrutura cristalinas. Impureza Dois efeitos importantes. (efeito termoelétrico
e efeito Hall) Elétrons de valência.
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MATERIAIS SEMICONDUTORES6
MATERIAIS SEMICONDUTORES
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MATERIAIS SEMICONDUTORES7
Isolantes, Semicondutores e Metais
Isolante – é um condutor de eletricidade muito pobre;
Metal – é um excelente condutor de eletricidade;
Semicondutor – possui condutividade entre os dois extremos acima.
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MATERIAIS SEMICONDUTORES8
SemicondutoresO material básico utilizado na construção de dispositivos eletrônicos semicondutores, em estado natural, não é um bom condutor, nem um bom isolante.
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MATERIAIS SEMICONDUTORES9
Silício e o Germânio
O silício e o germânio são muito utilizados na construção de dispositivos eletrônicos.
O silício e o mais utilizado, devido as suas características serem melhores em comparação ao germânio e também por ser mais abundante na face da terra.
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MATERIAIS SEMICONDUTORES10
Temperatura, Luz e Impurezas
Em comparação com os metais e os isolantes, as propriedades elétricas dos semicondutores são afetadas por variação de temperatura, exposição a luz e acréscimos de impurezas.
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MATERIAIS SEMICONDUTORES11
MODELOS ATÔMICOS DE BOHR
O átomo - é constituído por partículas elementares, as mais importantes para o nosso estudo são os elétrons, os prótons e os nêutrons.
Camada de Valência - A última camada eletrônica (nível energético) é chamada camada de valência. O silício e o germânio são átomos tetravalentes, pois possuem quatro elétrons na camada de valência.
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MATERIAIS SEMICONDUTORES13
Camada de Valência
O silício e o germânio são átomos tetravalentes, pois possuem quatro elétrons na camada de valência.
O potencial necessário para tornar livre qualquer um dos elétrons de valência é menor que o necessário para remover qualquer outro da estrutura.
Os elétrons de valência podem absorver energia externa suficiente para se tornarem elétrons livres.
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MATERIAIS SEMICONDUTORES15
Corrente em Semicondutores
Elétrons na banda de valência: movem-se ocupando posições disponíveis no reticulado, preenchendo os vazios deixados pelos elétrons livres - Condução de lacunas migrando ao longo do material no sentido oposto ao movimento do elétron livre.
Em um semicondutor intrínseco, tanto elétrons quanto lacunas contribuem para o fluxo de corrente.
Elétrons livres de sua posição fixa no reticulado: movem-se na banda de condução.
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MATERIAIS SEMICONDUTORES16
Estrutura de bandas de energia
Banda decondução
isolante semicondutor condutor
Banda proibida
Banda deValência
Elétronslivres
Lacunas
Banda decondução
Banda deValência
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MATERIAIS SEMICONDUTORES17
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Técnicas de Dopagem
1 – Durante o Crescimento do Cristal
2 – Por Liga
3 – Por Difusão
4 – Por implantação Iônica.
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Conclusão sobre Semicondutores
-Todo semicondutor deve-se ser analisado separadamente devido cada um ter sua característica específica.
-Métodos químicos e eletroquímicos em geral, não levam a resultados satisfatórios na determinação do grau de pureza
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Composição Química
-Uma composição ideal pode ser prejudicada com porcentagem de metais e não metais superior ao desejado.
-Existe também um método de transformação nos átomos de bases. E bem preciso e utiliza-se um acelerador atômico.
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Técnicas de Dopagem
1 – Durante o Crescimento do Cristal
2 – Por Liga
3 – Por Difusão
4 – Por implantação Iônica.
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Métodos de Purificação
Destilação e Sublimação
A acentuada influência das impurezas sobre as características elétricas do semicondutor, leva em muitos casos à exigência de se repetir o processo de purificação sobre a matéria prima.Um primeiro passo são os processos de destilação e de sublimação.
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Sublimação
Na sublimação as modificações do estado físico eliminam o estado líquido, o que traz dificuldades de fracionamento dos materiais.
Já a vantagem está na facilidade dos meios necessários à sua obtenção
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Destilação
Retorno Controlado
Maiores Dificuldades
Processo de Harmann
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Num tubo horizontal, que é transpassado por um fluxo de hidrogênio, encontramos dois recipientes separados com aquecimento individual.
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Outro processo de destilação encontrado em alguns casos é o processo de Keunecke, que é construído com dois tubos verticais concêntricos, que são mantidos a temperaturas diferentes
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Através da eletrólise, um metal pode ser separado de outros metais menos nobres e de partículas insolúveis, no eletrólito. A eficiência da separação ou a eliminação simultânea de diversos metais depende da relação dos potenciais desses metais em relação a solução utilizada e menos da grandeza da corrente.
Eletrólise
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Purificação eletrolítica
Relações de potenciais
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Método da cristalização dirigida
Os cristais que compõem a matéria prima básica dos materiais semicondutores são obtidos pelo método da fusão, e, em seguida se apresentam na forma normal de um bastão sólido, se o recipiente com o material em fusão é lentamente retirado do forno, o bastão se forma, com perda gradativa de temperatura.
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Ao se analisar o bastão, observa-se que a parte que por mais tempo ficou líquida, portanto a ultima retirada do forno, é a que apresenta uma maior concentração de impurezas, e por isso é geralmente cortada.
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Fusão zonal
O processo de fusão zonal utiliza-se do fato que num sistema de 2 elementos em condição de equilíbrio entre a fase sólida e líquida a composição de ambas as fases é geralmente diferente, e no limite do diagrama de estado, as curvas líquidas e sólida encontram-se segundo um ângulo definido.
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