Carvão para fins elétricos. MATERIAIS SEMICONDUTORES 2 Caracteristicas do carvão Ao contrário...

Carvão para fins elétricos

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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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Estrutura de bandas de energia

Banda decondução

isolante semicondutor condutor

Banda proibida

Banda deValência

Elétronslivres

Lacunas

Banda decondução

Banda deValência

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Técnicas de Dopagem

1 – Durante o Crescimento do Cristal

2 – Por Liga

3 – Por Difusão

4 – Por implantação Iônica.

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

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.

Técnicas de Dopagem

1 – Durante o Crescimento do Cristal

2 – Por Liga

3 – Por Difusão

4 – Por implantação Iônica.

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.

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

Destilação

Retorno Controlado

Maiores Dificuldades

Processo de Harmann

Num tubo horizontal, que é transpassado por um fluxo de hidrogênio, encontramos dois recipientes separados com aquecimento individual.

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

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

Purificação eletrolítica

Relações de potenciais

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.

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.

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.