Semicondutores: da descoberta às aplicações!

Por Ana Caroline Pscheidt

Os primeiros estudos sobre a condução de eletricidade em sólidos e líquidos foram realizados por Stephen Gray (1666 a 1737), astrônomo amador inglês que trabalhava como tintureiro. Seus estudos mostraram, pela primeira vez, que é possível transferir a eletricidade estática gerada por atrito em um bastão de vidro para outros materiais.  Junto de seu amigo Jean Théophile Désagulliers (1683 a 1744) conseguiu distinguir os materiais entre elétricos e não-elétricos - os condutores e isolantes que conhecemos hoje.  Alessandro Volta (1745-1827) descobriu que existiam materiais que não eram nem isolantes nem condutores, os quais definiu que eram de natureza semicondutora.

Posteriormente, em 1849 Humphry Davy percebe que a temperatura dos materiais influenciava na condução de eletricidade e estabelece a relação de condutividade e temperatura para metais: quanto maior a temperatura, menor é a capacidade de conduzir energia.  Michael Faraday estende os estudos de Davy a outras substâncias, mostrando que algumas comportam-se de maneira oposta aos metais, ou seja, sua condutividade aumenta conforme aumenta a temperatura. Tais materiais são os semicondutores identificados anteriormente por Alessandro Volta.

Em 1873, Willougby Smith estudava a condutividade do selênio (material semicondutor) quando descobriu a fotocondutividade desta substância. Notou que ao iluminá-lo, sua resistência caía drasticamente. Mais uma propriedade dos semicondutores é descoberta! A condutividade de um semicondutor pode ser alterada com a incidência de luz. 

Outras pesquisas mostram, também, que o grau de pureza do elemento testado é muito importante nas medidas de condutividade, ou seja, dependendo das impurezas contidas no material, ele pode ser melhor ou pior condutor. Por algum tempo a condutividade dos semicondutores foi agregada apenas às impurezas no material. 

Com o desenvolvimento da tecnologia de materiais, provou-se que a condutividade da substância depende das impurezas, mas não apenas disso.  Esse conhecimento foi extremante importante para o desenvolvimento de uma técnica usada hoje para construir a maioria dos dispositivos semicondutores. Essa técnica é chamada de dopagem e consiste em misturar outros elementos na composição do semicondutor. Com com isso, altera-se com precisão a condutividade do material. Hoje os semicondutores são utilizados nas mais diversas aplicações.

Algumas aplicações:

Diodos: Um diodo é o tipo mais simples de semicondutor. É um componente eletrônico que permite a passagem de corrente elétrica em apenas um sentido. É muito utilizado para retificar sinal alternado, retificação de Sinal de Áudio, detecção de sinal de rádio e etc. A imagem a seguir mostra a representação do diodo usada em eletrônica e o componente real.

Diodos emissores de luz (LED) : O led é uma tecnologia recente em questão de iluminação. É econômico e promete ainda vários avanços na área de produção de imagem.

Células Solares: células fotovoltaicas, usadas para produzir energia elétrica a partir da radiação solar.

Circuito Integrado CI: São circuitos eletrônicos em miniatura, compostos principalmente de semicondutores.

A descoberta dos semicondutores, o estudo acerca desses materiais e o desenvolvimento da tecnologia para utilizá-los trouxe como resultado o que chamamos hoje de eletrônica moderna. Quase todo aparelho eletrônico atual contém algum dispositivo feito com semicondutores. As propriedades diferentes desses materiais trouxeram possibilidades distintas das que existiam utilizando apenas condutores ou isolantes e a criatividade humana se encarrega de usar essas propriedades e construir uma infinidade de dispositivos.