O que é transístor?

Parte 5
 

No caso anterior, supomos que um elétron escaparia da rede cristalina. Isso acontece normalmente, em pequena escala, pela ação do calor à temperatura ambiente. É possível aumentar a ocorrência dessas "escapadas" através de uma técnica chamada dopagem. Dopar um cristal significa introduzir um elemento estranho em sua rede cristalina. O elemento estranho é chamado de elemento dopante.

Como vimos, o silício é chamado de tetravalente por possuir 4 elétrons em sua última órbita. O que acontecerá se introduzirmos no cristal um átomo de elemento pentavalente (5 elétrons na última camada)?

O novo átomo se encaixará na estrutura, ligando-se a quatro átomos de silício. E sobrará um elétron livre. Com um número adequadro de átomos "penetras" teremos um cristal com mais elétrons do que lacunas. Ou seja, esse cristal terá energia predominantemente negativa, porque negativa é a carga do elétron. Um cristal desse tipo recebe a denominação N (de negativo).

O que acontecerá agora se doparmos o cristal com um elemento trivalente (três átomos na última camada)? Obviamente, o inverso ocorrerá: o elemento dopante conseguirá estabelecer apenas três ligações com outros átomos. Um átomo de silício ficará, portanto, com uma lacuna a mais. Com o número adequado de átomos trivalentes, teremos um cristal com mais lacunas do que elétrons. Esse cristal terá energia predominantemente positiva. Um cristal desse tipo recebe a denominação P (de positivo).

Cargas em um cristal P

Cargas em um cristal N

Os elementos pentavalentes (5 átomos na última órbita) mais utilizados na construção de cristais N são o arsênio, o antimônio e o fósforo.

Os elementos trivalentes (3 átomos na última órbita) mais utilizados na construção de cristais P são o alumínio, o boro e o gálio.

Normalmente, a dopagem consiste na introdução de 1 átomo do elemento dopante para cada 100.000 átomos de silício.

Os semicondutores começam a substituir as válvulas no momento em que se une um pedaço de material do tipo N com um pedaço de material do tipo P. Essa junção forma um componente eletrônico chamado diodo, que substitui a válvula de mesmo nome. Como vimos, a válvula diodo possibilita fazer a retificação, ou seja, a transformação da corrente alternada em corrente contínua, permitindo separar-se o som da onda que o carrega. O mesmo pode ser feito com o diodo semicondutor.

A característica básica do diodo é permitir a condução da corrente elétrica em apenas um sentido. Vejamos como isso acontece.

Semicondutores

Como funciona um diodo