ENERGIA E ASTRONOMIA
3ª SÉRIE
SEMICONDUTORES
AULA 53
OBJETIVO DA AULA
https://i.makeagif.com/media/11-10-2015/M3_qJt.gif
https://educapes.capes.gov.br/bitstream/capes/553787/2/Sequ%C3%AAnciaDid%C3%A1ticaSemicondutores.pdf
E nos postes da iluminação pública, quem acende a luz?
PARA INÍCIO DE CONVERSA
Expresse sua opinião com relação à questão a seguir:
1 min
Quando começa a escurecer na sua casa, você acende a luz!
Características dos semicondutores
Isolantes
São péssimos condutores.
Condutores�São ótimos condutores.
Semicondutores: atuam entre os dois extremos acima, ou seja, dependendo das condições, podem se comportar como material isolante, ou então, condutor.
Em síntese, a condutividade elétrica nos materiais:
Características dos semicondutores
Como os semicondutores não são bons nem maus condutores, a sua condutividade elétrica depende de alguns fatores: exposição à luz, temperatura e do acréscimo de impurezas, aos quais ele está submetido.
Exemplo:
b) Sob a temperatura de 27 °C (300 K), o mesmo material apresenta condutividade.
QUAIS ELEMENTOS SÃO SEMICONDUTORES?
Semicondutores são elementos tetravalentes, ou seja, àqueles com possibilidade de realizar ligação com outros 4 átomos. Desses elementos, os mais utilizados são o Silício (Si) e o Germânio (Ge).
Como o Silício possui a segunda maior disponibilidade na crosta terrestre (27%), superado apenas pelo Oxigênio (46%), acaba predominando na indústria de semicondutores.
Existem duas maneiras de classificar os semicondutores, os intrínsecos compostos por �cristais puros e os extrínsecos dopado com impurezas.
CLASSIFICAÇÃO DOS SEMICONDUTORES
Os semicondutores extrínsecos dopados podem ser:
→ Tipo “p”: quando possuem impurezas que recebem elétrons;
→ Tipo “n”: quando possuem impurezas doadoras de elétrons
Entenda “impureza” como um pequeno número de átomos de um elemento introduzidos na rede de cristais puros.
JUNÇÃO P-N
Como o nome sugere, consiste na união de camadas entre materiais tipos “p” e “n”. Essa composição permite que se estabeleça um campo elétrico interno, condição primordial para obtenção de corrente elétrica no semicondutor.
Existem alguns dispositivos, como diodos (led), transistores e as células fotovoltaicas que utilizam a junção p-n, como podemos observar na figura ao lado.
Representação esquemática de uma célula solar. Fonte: Lima (2005, p.115).
APLICAÇÃO: CIRCUITOS ELETRÔNICOS
APLICAÇÕES DOS SEMICONDUTORES
Circuitos eletrônicos
https://quizizz.com/media/resource/gs/quizizz-media/quizzes/fa02e21a-1ede-4e5c-ad7a-56eca192c283
São essenciais na fabricação de diversos componentes eletrônicos, tais como, transistores, diodos e chips, utilizados nos circuitos eletrônicos de smartphones, computadores, videogames, eletrodomésticos, etc.
Os semicondutores são importantes na tecnologia de energia renovável, como a fabricação de células solares fotovoltaicas, que transformam a luz solar em eletricidade.
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APLICAÇÕES DOS SEMICONDUTORES
Placas fotovoltaicas
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Os LEDs (diodos emissores de luz) se configuram como elementos semicondutores. Integram diversos circuitos eletrônicos e apresentam baixo consumo energético.
APLICAÇÕES DOS SEMICONDUTORES
LEDs
A Iluminação utilizando lâmpadas baseadas em semicondutores, consiste na adoção de lâmpadas LED (diodos emissores de luz).
Luminária com lâmpada LED acesa.
Luminária com lâmpada a vapor de sódio acesa.
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https://www.jatai.go.gov.br/instalacao-de-luminarias-de-led/
APLICAÇÕES DOS SEMICONDUTORES
Iluminação pública
Quando comparadas às lâmpadas a vapor de sódio, apresentam menor consumo energético e iluminam melhor.
PRATICANDO 1 - ILUMINAÇÃO PÚBLICA NA SUA CIDADE
Busque informações na prefeitura da sua cidade e responda:
Como é feita a iluminação pública municipal:
É com lâmpadas a vapor de sódio ou lâmpadas LED?
2 min
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APLICAÇÕES DOS SEMICONDUTORES
Tecnologias utilizadas na iluminação das vias públicas
EINSTEIN TV
De volta ao começo!
Ninguém acende a luz!
Na verdade, o que acende a luz são as fotocélulas instaladas nos postes da iluminação. Quando há incidência de luz solar, esse dispositivo interrompe a passagem de corrente elétrica. Quando a radiação diminui, libera passagem de corrente.
E o que isso tem a ver com semicondutores?
A tecnologia empregada nas fotocélulas empregam semicondutores.
O QUE VIMOS?
Professor(a), caso tenha alguma sugestão ou elogio para esta aula, acesse: https://forms.gle/ZuC8G4UPYMEdztJy5
Na aula de hoje, conhecemos aplicações dos materiais semicondutores.
PARA
Simulador de corrente elétrica nos semicondutores.
Link: https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulations/semiconductor
REFERÊNCIAS
GONÇALVES FILHO, Aurélio; TOSCANO, Carlos. Física: interação e tecnologia. Vol. 3. 2ª ed. – São Paulo: Leya, 2016.
HEWITT, Paul G. Fundamentos de Física Conceitual – tradução Trieste Ricci. – Porto Alegre: Bookman, 2009.
LIMA, Carlos R. A. Lima. Sólidos. Notas de aulas de estrutura da matéria. 2005. Disponível
em: https://www.ufjf.br/carlos_lima/files/2019/01/cap13.pdf. Acesso em: 02 maio. 2024.
PARANÁ. Trilha Energia e Astronomia. Secretaria de Estado da Educação. Curitiba, 2023.