Carvão para fins elétricos

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) 2 MATERIAIS SEMICONDUTORES

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 3 MATERIAIS SEMICONDUTORES

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. 4 MATERIAIS SEMICONDUTORES

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. MATERIAIS SEMICONDUTORES 5

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Isolantes, Semicondutores e Metais       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. 7 MATERIAIS SEMICONDUTORES

MATERIAIS SEMICONDUTORES O material básico utilizado na construção de dispositivos eletrônicos semicondutores, em estado natural, não é um bom condutor, nem um bom isolante. 8 MATERIAIS SEMICONDUTORES

MATERIAIS SEMICONDUTORES 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. 9 MATERIAIS SEMICONDUTORES

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. 10 MATERIAIS SEMICONDUTORES

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. 11 MATERIAIS SEMICONDUTORES

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MATERIAIS SEMICONDUTORES 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. 13 MATERIAIS SEMICONDUTORES

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Corrente em Semicondutores 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. 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. 15 MATERIAIS SEMICONDUTORES

Estrutura de bandas de energia Banda de condução isolante semicondutor condutor Banda proibida Banda de Valência Elétrons livres Lacunas condução 16 MATERIAIS SEMICONDUTORES

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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

Eletrólise 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.

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.