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PN suas funçoes e unir os Atomos para que tenha 8 eletrons na camada de valencia.
Arsenio elemento tipo N tem 5 eletrons na camada.
Boro elemento do tipo P tem 3 eletrons na camada,a uniao dos dois e a combinaçao de 8 eletrons.

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Isolantes sao materiais que seus eletrons sao fortemente pressos em suas orbitas ao redor do atomo,impedindo de forma corrente.EX:MADEIRA E VIDRO.
Semicondutor sao atomos que possuem 4 eletrons na camada de valencia,esse material tem uma condutividade intermediaria e fica entre o isolante e um condutor.EX:GERMANIO E SILICIO.

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A materia e tudo que tem massa e pode ser tocado.Atomo e a unidade fundamental da materia.
Camada de valencia,eletrosfera e nucleo.Para o atomo adquirir estabelidade precisa ter 8 eletrons na camada de valencia.
Condutores sao atomos que possuem 8 eletrons na camada de valencia,esses eletrons sao submetidos ha uma fonte de energia como calor,migram de um lado para outro assim formando a corrente de eletrons.EX:ouro e prata.

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Eletronica Analogica Polarizaçao Direta e Reversa

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Eletronica Analogica Polarizaçao Direta e Reversa

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Polarização Direta, Reversa e Curva Característica do Diodo 1N4007.

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1 - Título: "Polarização Direta e Reversa e Curva Característica do Diodo".

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Junção PN - Wikipédia, a enciclopédia livre

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Uma junção P-N é produzida quando dois semicondutores do tipo P e do tipo N são ligados de forma que se mantenha a continuidade do reticulado cristalino. Ou seja, não basta apenas colocar em contato íntimo os tipos de semicondutores, pois além da presença de impurezas e defeitos nas superfícies, existem também filmes de óxidos que cobrem essas superfícies, mudando totalmente a interface dos semicondutores.

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Dopagem eletrônica consiste num procedimento de adição de impurezas químicas a um elemento semicondutor para transformá-lo num elemento mais condutor, porém, de forma controlada.

O conceito de semicondutor intrínseco está relacionado ao cristal que, não-intencionalmente, possui não mais de um átomo de elemento químico estranho para cada um bilhão de átomos do material escolhido. O teor de impureza, neste caso, é chamado 1 ppb, ou uma parte por bilhão. A interferência da impureza não é suficiente par interferir na estabilidade do material, sendo o cristal, portanto, estável.

Por outro lado, o semicondutor dopado possui, intencionalmente, cerca de um átomo de elemento químico desejado (ao contrário do estranho) para cada um milhão de átomos do material escolhido. O teor da impureza é, no semicondutor dopado, 1 ppm, ou uma parte por milhão.

Os semicondutores dopados possuem, aproximadamente, mil vezes mais impurezas do que os semicondutores intrínsecos.

Três elementos comuns na dopagem eletrônica são o carbono, o silício e o germânio. Todos possuem quatro elétrons na camada de valência, o que possibilita que formem cristais já que compartilham seus elétrons com os átomos vizinhos, formando estruturas reticuladas ou cristalinas.

Existem dois tipos de impurezas usadas:

N: ocorre com a adição de fósforo ou arsênico ao silício. Tanto o arsênico quanto o fósforo possuem cinco elétrons na camada de valência. Ocorrem ligações covalentes entre quatro elétrons e um deles fica livre, ou seja, é o chamado elétron livre, que ganha movimento e gera corrente elétrica. O nome N provém da negatividade gerada da carga negativa existente.

P: nesta dopagem, há adição de boro ou gálio ao silício. Ambos possuem três elétrons na camada de valência. Quando são adicionados ao silício criam lacunas, que conduzem corrente e a ausência de um elétron cria uma carga positiva (por isso o nome P).

O nome semicondutor se justifica, uma vez que uma pequena quantidade de dopagem N ou P conduzem de forma razoável, mas não excelente.

O diodo é o semicondutor mais simples e possibilita que uma corrente flua apenas em uma direção.

A junção PN é a estrutura fundamental de semicondutores, especialmente diodos e transistores, geralmente formada com Silício e Germânio e são utilizadas na dopagem eletrônica de metais puros.

A polarização direta PN do Diodo deverá ser realizada com a conexão do pólo positivo da bateria ao anodo (P) do diodo e o pólo negativo ao catodo (N).

Na polarização direta, elétrons livres são cedidos à zona N e elétrons da camada de valência da zona P são atraídos. O diodo polarizado conduz eletricidade.

A polarização inversa PN ocorre se polo negativo da bateria for conectado à P e o pólo positivo à N.

Embora na polarização inversa não devesse haver condução de corrente pelo diodo, a temperatura produzida pela lacuna gera a corrente inversa de saturação. Além dessa, há uma corrente presente na superfície do diodo. É gerada, portanto, a corrente necessária.

O transistor é formado com três camadas (o diodo, como o próprio nome diz, é formado por duas camadas) usando combinações PNP e NPN.

Fontes:
http://pt.wikipedia.org/wiki/Dopagem_eletrônica
http://www.esru.strath.ac.uk/Courseware/Class-16110/

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Dopagem eletrônica consiste num procedimento de adição de impurezas químicas a um elemento semicondutor para transformá-lo num elemento mais condutor, porém, de forma controlada. O conceito de semicondutor intrínseco está relacionado ao cristal que, não-intencionalmente, possui não mais de um átomo de elemento químico estranho para cada um bilhão de átomos do material escolhido.

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Eletronica Analogica Materias condutores, isolantes e semicondutores

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Eletronica Analogica Materias condutores, isolantes e semicondutores

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Estamos acostumados a lidar no nosso dia a dia com materiais condutores e isolantes. Fio encapado é um exemplo da aplicação desses dois tipos de materiais. O fio em si, de metal, é um ótimo condutor capaz de levar energia elétrica e sinais de um ponto ao outro. Sua capa, normalmente de plástico, é um material de alta capacidade isolante permitindo o manuseio do fio em segurança mesmo energizado.

Ambos os tipos localizam-se nos extremos de uso: um conduz sempre e o outro nunca. Fica difícil se controlar o nível de condução de qualquer um dos dois. Outros usos em eletrônica são possíveis como em indutores, transformadores, circuitos impressos entre outros, mas sempre de forma passiva ou sem controle. É aqui onde entra a aplicação de materiais semicondutores.

Semicondutores são materiais cujos átomos possuem quatro elétrons na camada de valência. Sua condutividade elétrica depende da temperatura de forma contrária aos condutores: aumenta com o aumento da temperatura. No zero absoluto ou 0 K sua condutividade é nula.
Bandas de energia
Para falarmos de materiais semicondutores, base da eletrônica atual, vamos, primeiramente, diferenciá-los dos materiais isolantes e condutores. Nos materiais, os átomos estão agrupados e não isolados e a somatória da energia dos seus elétrons pode ser dividida em bandas. A divisão em bandas permite que, com base na energia de cada elétron, o localizemos nas bandas energéticas prevendo assim seu comportamento.

Para o nosso interesse aqui, por ser difícil mover um elétron das bandas inferiores, destacamos duas bandas: valência e condução.
Bandas de Valência e de Condução
Banda de valência é ocupada pelos elétrons das camadas de valência dos átomos do material. Já a banda de condução é ocupada por elétrons livres que são facilmente movimentados por campos elétricos gerando corrente elétrica. As duas bandas aqui são adjacentes. Pela física quântica, um elétron tem níveis discretos de energia não mudando de banda de forma linear. Dessa forma, há entre duas bandas de energia, uma região onde o elétron não pode ser encontrado: onde não há energia. É o gap energético. Nessa região, há um nível particular chamado de Nível Fermi que denota o nível mais alto atingido por um elétron a 0 K.

Aqui é onde diferenciamos materiais condutores, semicondutores e isolantes.
Materiais isolantes
A característica dos materiais isolantes é a seguinte: possuem a banda de valência cheia e um gap energético muito grande de forma a ser necessária muita energia para retirar um elétron da banda de valência e levá-lo à banda de condução. São materiais cujos átomos possuem de 5 a 8 elétrons em sua camada mais energética. Em bandas cheias, não há elétrons livres e, por consequência, não há mobilidades de elétrons.
Materiais condutores
Já para os materiais condutores, a banda de valência está parcialmente cheia e os elétrons podem ser facilmente excitados energeticamente para moverem-se para a banda superior e, dessa forma, quando submetidos a um campo elétrico, gerar corrente elétrica. São materiais cujos átomos possuem de 1 a 3 elétrons em sua camada mais energética. O próprio campo elétrico é suficiente para mover o elétron de banda. Isso é possível pois, nesses materiais, o gap energético é mínimo ou inexistente. Há uma superposição das duas bandas energéticas. Esses elétrons são considerados como elétrons livres.
Materiais semicondutores
Finalmente vejamos os materiais semicondutores. Estes são compostos por átomos tetravalentes como o Silício ou o Germânio que formam ligações covalentes entre si. Essa ligação é estável, pois os átomos, dois a dois, compartilham pares de elétrons estabilizando-se.

A 0 K a banda de valência é cheia. Não há lacunas. O gap energético existe, mas é pequeno de forma que, já a temperaturas acima de 0 K, alguns elétrons podem "alcançar" a banda de condução, bastando para tal um pouco de energia.
Geração de lacunas e recombinação
Na figura abaixo, quando um elétron de um átomo de Silício ou Germânio ganha energia e atinge a banda de condução, a ligação covalente correspondente é quebrada e, no seu local de origem, forma o que se chamou de lacuna ( hole). Ocorreu então uma geração de portadores ou geração de pares elétrons-lacunas.

Ao perder energia, o elétron "promovido" para a banda de condução, retorna à banda de valência recombinando-se com uma lacuna existente reestabelecendo a correspondente ligação covalente. Ocorre nesse caso a recombinação de pares elétrons-lacunas, ou recombinação de portadores.
Corrente de elétrons e de lacunas
À temperatura ambiente, um material semicondutor como o Silício, contém um número estável de elétrons na banda de condução e o mesmo número de lacunas correspondentes. Se submetermos esse material a um campo elétrico como o fornecido por uma fonte de tensão, observaremos que os elétrons da banda de condução circularão do potencial negativo para o positivo formando a corrente de elétrons. Ao mesmo tempo, elétrons na banda de valência se excitam pelo campo elétrico e buscam se recombinar com as lacunas deixadas pelos elétrons da banda de condução. O movimento desses elétrons do potencial elétrico negativo para o positivo gera um pseudo movimento das lacunas no sentido contrário. A esse movimento denomina-se corrente de lacunas.

Referências
http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema2/Paginas/Pagina11.htm http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Solids/band.html http://www.sabereletrico.com/leituraartigos.asp?valor=36
EISBERG, Robert; RESNICK, Robert. Física Quântica: átomos, moléculas, sólidos, núcleos e
partículas. Rio de Janeiro: Elsevier, 1979. Pág. 565 a 599

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Estamos acostumados a lidar no nosso dia a dia com materiais condutores e isolantes. Fio encapado é um exemplo da aplicação desses dois tipos de materiais. O fio em si, de metal, é um ótimo condutor capaz de levar energia elétrica e sinais de um ponto ao outro.

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Camada de valência é a última camada a receber elétron em um átomo a partir de sua distribuição eletrônica. Através do Principio de Linus Pauling, os átomos podem possuir até sete camadas de distribuição eletrônica, denominadas de K, L, M, N, O, P e Q. Os elétrons que pertencem à camada de valência são os que participam de uma ligação química por estarem mais externos em relação aos outros, sendo possível, deste modo, interações do tipo covalente e iônica (ou eletrostática).

"Camada de valência é a camada mais externa de um átomo." (Brown, T., 2005)

Diagrama de Linus Pauling

O diagrama de Linus Pauling serve para auxiliar no preenchimento de elétrons pelos subníveis de energia em determinado átomo. Nesse diagrama, os subníveis energéticos são denominados pelas letras , , e , cada qual com sua energia específica. Para entender o diagrama, usa-se o modelo atômico de Rutherford-Bohr, onde se admite que os elétrons girem ao redor do núcleo atômico em diferentes camadas energéticas:

Observando a Tabela acima, vemos que o número de elétrons é a soma dos números sobrescritos na coluna de preenchimento eletrônico, o que quer dizer que a cada camada, há um número de elétrons que se distribuem pelos subníveis de energia denominados pelas letras s, p, d e f. O número máximo de elétrons por subnível está representado pelo número sobrescrito. Deste modo, a última coluna é chamada de Diagrama de Linus Pauling, que é preenchido e seguido de acordo com a figura abaixo:

Notamos pelo diagrama acima que há uma seta contínua e pontos tracejados. Tais figuras servem para indicar o preenchimento de elétrons em um átomo e sua continuação após o fim da seta. Por exemplo: O cloro contém 17 elétrons, como se dá seu preenchimento pelo Diagrama de Linus Pauling? Qual será sua camada de valência? Bem, como o elemento nos dá 17 elétrons, é só seguir o diagrama somando o número máximo de elétrons que cada subnível pode comportar. Assim, o preenchimento será da forma:

Com o resultado acima, faremos algumas observações:
I) Observe o preenchimento do exemplo e siga a seta do diagrama, note que seguimos a cada linha contínua e tracejada;
II) Começamos preenchendo por , depois de preencher este subnível, faltam ainda 15 elétrons para serem alocados. Como o subnível s comporta apenas 2 elétrons, passamos para o próximo, e assim sucessivamente, cada qual com seu subnível de número máximo de elétrons que pode comportar;
III) Note que em há apenas 5 elétrons no subnível p, tendo em vista que neste subnível cabe 6 elétrons. Um subnível pode estar completo com seu número máximo de elétrons ou pode faltar, mas nunca exceder. Exemplo, o subnível p não pode ter 7 elétrons, mas pode ter 6 ou menos elétrons.
IV) Observe que deixamos em negrito os níveis e subníveis 3s² 3p⁵. Esta é a camada de valência, a última camada do átomo de Cloro. De acordo com a Tabela acima, o número 3 representa o nível M, e a soma dos números sobrescritos é 5+2 = 7, logo há 7 elétrons na camada de valência do átomo de Cloro.
Dica: Observe a que família da Tabela Periódica dos Elementos o átomo de Cloro pertence e tente fazer a distribuição eletrônica dos átomos de Flúor (F = 9 elétrons) e Bromo (Br = 35 elétrons).

Camada de Valência e Tabela Periódica dos Elementos

A representação dos elementos por meio do preenchimento eletrônico nos permite deduzir a localização deste na Tabela Periódica em termos de seus respectivos Grupos (ou Famílias). Se um elemento possui 7 elétrons em sua camada de valência, este deve estar localizado no Grupo 7 (ou Família 7A), da mesma forma se um elemento possuir apenas 1 elétron em sua camada de valência, este deve estar localizado no Grupo 1 (ou Família 1A).

Camada de Valência e Ligação Química

A maioria dos elementos químicos que estão listados na Tabela Periódica dos Elementos não possuem sua camada de valência completa, apenas os Gases Nobres do Grupo 8 (ou Família 8A), que possuem 8 elétrons em sua camada mais externa. Sendo assim, a maioria dos elementos químicos seguem a regra do octeto, que preconiza a estabilidade química com a quantidade de 8 elétrons em sua camada de valência. Logo, os elementos podem fazer ligações do tipo iônicas ou covalentes para preencherem sua camada mais externa e assim ficarem com estabilidade semelhante a de um gás nobre, com oito elétrons.

Distribuição eletrônica de elementos neutros, cátions e ânions e suas camadas de valência

Na natureza, os elementos químicos podem ser encontrados em um estado neutro, em forma de cátions (ou seja, carregados positivamente) ou em forma de ânions (carregados negativamente). Para entender uma ligação química, é necessário saber como é a camada de valência do elemento em análise. A distribuição eletrônica é a mesma que fizemos no exemplo com o átomo de cloro, mas com algumas particularidades.

Átomos neutros

Em átomos neutros não há presença de carga, logo a sua distribuição eletrônica por meio do Diagrama de Linus Pauling segue-o na íntegra, como foi feito com o exemplo anterior usando o átomo de cloro.

Átomos carregados negativamente (ânions)

Em ânions há a presença de carga negativa, se um átomo for da forma, significa que há uma carga negativa; , há duas cargas negativas; , três cargas negativas; e assim por diante. O elétron possui carga negativa, logo, um ânion há excesso de elétrons em relação a seu átomo neutro. Desse modo, um átomo possui 2 elétrons a mais em relação a seu átomo na forma X, neutra. Assim, o preenchimento eletrônico de átomos carregados negativamente deve ser feito adicionando elétrons junto ao subnível que está incompleto.

Exemplo: o átomo de Cloro pode apresentar-se na forma Cl⁻¹, deste modo, o preenchimento pelo Diagrama de Pauling para o íon cloreto será .

Átomos carregados positivamente (cátions)

Em cátions, há a presença de carga positiva, ou seja, há deficiência de elétrons nesse tipo de átomo. Logo, um átomo que apresente a forma possui deficiência de dois elétrons em relação a seu átomo neutro. O mesmo raciocínio se aplica ao item anterior que usamos para ânions, sendo dessa vez realçado o déficit de elétrons para formar a carga positiva. Assim, o preenchimento eletrônico seguindo o Diagrama de Linus Pauling deve ser feito subtraindo elétrons de seu átomo neutro. Essa subtração é feita no(s) último(s) níveis e subnível(eis).

Exemplo: o átomo de Ferro em seu estado neutro possui 26 elétrons e a seguinte distribuição eletrônica . Notamos que sua camada de valência possui 2 elétrons, representada por .

O Ferro pode ser encontrado na natureza na forma Fe⁺², mais conhecido como Ferro(II). Sendo assim, sua distribuição eletrônica fica da forma , com a ausência de dois elétrons que estavam na camada N = .

Referências

BROWN, T., LEMAY, E., Quimica - Ciência central. 9ed. Prentice-Hall, 2005.

Graduado em Química - Licenciatura (UEM)

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Camada de valência: o que é e resumo completo

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Camada de valência é a última camada a receber elétron em um átomo a partir de sua distribuição eletrônica. Através do Principio de Linus Pauling, os átomos podem possuir até sete camadas de distribuição eletrônica, denominadas de K, L, M, N, O, P e Q.

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Eletrônica analógica - Wikipédia, a enciclopédia livre

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A eletrônica analógica é o ramo da Eletrônica que estuda o desempenho de componentes eletrônicos e circuitos analógicos como: resistores, capacitores, bobinas, potenciômetros, transistores, cristais e circuitos integrados em sua grande maioria. Trata-se também do estudo do comportamento de sinais elétricos tais como radiofrequência (sinal AM e FM), Bluetooth, Wireless, etc.