A evolução e o desenvolvimento humanidade é algo constante e dinâmico pois o homem transforma quase tudo na natureza até mesmo areia em silício que é a matéria-prima básica dos semicondutores. A eletrônica é uma ciência relativamente nova, só em meados do século passado com a criação dos transístores é que houve um desenvolvimento de tecnologias que vemos nos atuais aparelhos eletrônicos. Nos dias de hoje a eletrônica está presente em  todas as atividades do homem moderno, facilitando a vida de todos, seja para se comunicar, andar, divertir, etc.

Todos sabem que, pode-se dividir um material em porções cada vez menores, até que se chegue a menor porção conhecida, que se da o nome de molécula. Se a partir da molécula continuarmos a divisão chegaremos ao átomo que por sua vez não manterá mas as propriedades do material original dividido.

Tomaremos como exemplo a água: Se fosse dividida uma gota d'água em partes cada vez menores iríamos chegar a molécula e mesmo assim se continuássemos a divisão ela iria se chegar em três outras partículas menores, sendo duas iguais entre si e outra diferente dessas ou seja dois átomos de hidrogénio e um de  átomo de oxigênio.

Definimos o Átomo como a menor partícula que compõe a molécula,  baseado na teoria atômica o átomo também pode ser divido em partes menores que são elétrons, prótons e neutros, os prótons e neutros constituem o núcleo; Sendo que os prótons são positivos e os neutros (1 próton e 1 elétron em constante permutação) não possuem carga alguma. Já os elétrons possuem carga elétrica negativa e giram ao redor do núcleo.

Um átomo pode receber  ou perder elétrons, neste caso perde a sua neutralidade elétrica, tornando-se um íon positivo se perder elétrons (Cátion) e será um íon negativo se ganhar elétrons (Ânion). É claro que um átomo só perde elétrons quando encontra outro disposto a recebê-los.
    O elétrons se apresentam em níveis de energia disponíveis a partir do núcleo em camadas de até sete níveis na seguinte ordem:
K,L,M,N,O,P,Q com o seguinte número de elétrons:

K= 02 / L=08 / M=18 / N=32 / O=32 / P=18 / Q=08

Observações:

a) Cada átomo é um núcleo carregado positivamente, cercado por elétrons em órbita.

b) Na ligação por compartilhamento não há formação de íons, pois não ocorre transferência de elétrons.

c) Cada par de elétrons compartilhados corresponde a uma covalência e a ligação é denominada covalente ou molecular.

d) Cada elétron que o átomo precisa ganhar correspondente a uma valência

e) A força centrifuga que age para fora sobre cada elétron é equilibrada exatamente pela atração do núcleo para dentro.

f) Os elétrons se movem com maior facilidade no vácuo do que no ar pois neste último os mesmos se chocam  com com as  moléculas do ar (razão pela qual todas válvulas incluindo o tubo de tv possuem em seu interior vácuo.

Desta forma as cargas positivas e negativas estão em quantidade igual no bastão e no cobertor, quanto atritados os elétrons do pano se transferem para o bastão ou pente tornado-o negativo e assim a eletricidade é produzida.
Então podemos afirmar que eletricidade é o deslocamento de elétrons.

Observe que:
a) Cargas elétricas iguais se repelem.
b) Cargas elétricas diferentes se atraem.

Condutores são elementos que possuem elétrons livres em grandes quantidades, que por sua vez estão fracamente ligados ao núcleo, e, quando submetidos a uma diferença de potencial passam a se mover no por este. Quanto maior o número de elétrons livres maior será o fluxo de corrente, consequentemente maior será sua condutividade.

Os elétrons livres serão atraídos pelo pólo positivo da bateria, e quando um elétron muda de posição deixa um espaço vazio que será preenchido por outro elétron criando-se então a corrente elétrica.

É importante também observar que a temperatura também modifica a condução de corrente elétrica, pois quanto mais aquecemos um condutor, mais energia estamos fornecendo ao mesmo, apresentando como consequência maior movimento de elétrons ocorrendo choques  e um movimento desordenado no  condutor dificultado o movimento da carga elétrica mesmos.

Neste caso ficam as perguntas:

Se quando um elétron muda de posição deixa uma lacuna, então qual o sentido da corrente elétrica?

Do negativo para o positivo ou o inverso disso?

Felizmente só há duas possibilidades para o sentido da corrente.

Franklin deu uma contribuição relevante com sua teoria fluida da eletricidade, ele acreditava na eletricidade como se fosse um fluido invisível. Se um corpo tivesse mais do que sua parte normal desse fluido, ele dizia que o corpo tinha uma carga positiva se menos era considerada negativa, seguindo essa linha de raciocínio Franklin concluiu que o fluído elétrico escoava do positivo (excesso) para o negativo (ausência).
    A teoria  do fluido era fácil de ser compreendida  e concordava com todas as experiências realizadas nos séculos XIII  e XIX, todos aceitavam de que as cargas fluíam do positivo para o negativo (a isso se chama de fluxo  convencional), entre os anos de 1.750 a 1.897 surgiram grande número de fórmulas e conceitos baseados nesta teoria, e foi adotado pela comunidade científica da época.

Em um pedaço de fio, as únicas cargas que fluem são os elétrons livres que  quando submetidos a uma diferença de potencial fluem do terminal negativo para o positivo, que na verdade é o oposto do fluxo convencional, entretanto ninguém quer descartar  o uso do fluxo convencional.

E porque esta resistência em mudar?

Porquê uma vez ultrapassado o nível atômico não faz diferença se visualizarmos as cargas fluindo do positivo para o negativo ou o inverso, pois, matematicamente os resultados serão iguais independente da convenção usada.

Todavia se o fluxo de elétrons for a mais cristalina das verdades, o fluxo convencional preserva fundamentos de matemáticos de quase 200 anos de teoria.

Os componentes fabricados com polarização normalmente trazem setas indicando o sentido convencional da corrente elétrica.

Concluísse com tudo que foi dito que, é conveniente aos engenheiros usar os dois fluxos ao invés de escolher um e outro porque ao nível atômico usa-se o fluxo dos elétrons, acima deste faz-se de conta que exista um fluxo hipotético de cargas positivas.

Então qual o sentido de fluxo é válido?

Os dois.

Como o movimento de lacunas ou elétrons constituem uma corrente eletrônica o número de elétrons (ou)  que passam em um certo ponto durante um certo intervalo de tempo é chamado de corrente que tem como unidade de medida o ampere (A).    Para que seja gerado 1 ampere são necessários o movimento de 6 quintiliões e 240 quatriliões de elétrons (ou) passando em determinado ponto no período de 1 segundo a essa quantidade de elétrons em movimento chamamos de coulomb portanto 1 ampere corresponde a 1 coulomb por segundo.

Contrário aos condutores os materiais isolantes mantém seus elétrons fortemente presos em suas ligações, e mesmo quando aquecidos liberam uma quantidade muito pequena  de elétrons, evitando assim a circulação dos mesmos. O nome isolante neste caso parece-me até um tanto impróprio pois na verdade não existe um isolante perfeito  o que existe são bons e maus condutores, entre estes maus condutores (isolantes) podemos citar vidro, mica, parafina, ebonite e até o próprio ar quando sem humidade.

Os materiais semicondutores são os que possuem um nível de condutividade em algum ponto entre os extremos de um isolante e um condutor, a resistência de um material ao fluxo de corrente, está inversamente relacionada com a condutividade deste material, isto é quanto melhor a condutividade mais baixa é a resistência. Entre os principais semicondutores  utilizados  estão o Germânio e o Silício que possuem um total de 4 elétrons ( embora no total átomo de silício possua 14 elétrons  e o de Germânio 32 em sua órbita), na última camada ou seja na camada de Valência,(por esse motivo são chamados de átomos tetravalentes) é por causa destes quatro elétrons que o germânio e silício são semicondutores neste caso estes átomos podem ceder ou capturar mais quatro elétrons para completar esta ultima camada que, informado esta última camada é composta de um número máximo de   8 elétrons, chamamos a esta ligação de elétrons  ligação covalente , entretanto a ligação covalente implique uma ligação mais forte entre os elétrons de valência e seus átomos de origem, para que haja circulação teríamos de romper as ligações covalentes mediante a aplicação de energia ao elemento, esta energia pode vir de fontes naturais como energia luminosa, térmica ou através de um campo elétrico.
Os cristais encontrados na natureza não são puros e precisam passar por um processo de purificação para serem usados na indústria eletrônica.
Os semicondutores constituem a matéria prima para fabricação de circuitos integrados, diodos, transistores, led's, scr's e etc...

Materiais semicondutores

Silício - O silício é o material semicondutor mais usado atualmente. É usado em diodos, circuitos integrados, transistores, memórias, células solares, detectores, foto sensores, detectores de radiação entre outras aplicações.
É obtido da sílica, material abundante na crosta terrestre, tem a estrutura cristalina do diamante e a distância entre os átomos mais próximos é de 5,43 Å. A largura  da banda proibida no silício é de 1,1eV. O silício é dopado com fósforo, arsênio e antimônio, para formar materiais tipo N, e Boro, alumínio e gálio, para formar materiais tipo P.

Germânio -  A utilização do Germânio é muito menor  que a do silício, embora o efeito transistor e os primeiros dispositivos semicondutores tenham sidos obtidos com germânio. As comodidades que o silício oferece, como abundância e maior facilidade de manipulação, condenaram o uso do germânio como material base para a indústria eletrônica. O germânio ainda é usado em detectores do infra vermelho próximo.

Diamante - O diamante é transparente e extremamente duro. Tem uma largura da banda proibida em torno de 5,3 eV o que o torna um isolante. Não é usado na indústria para a construção de dispositivos semicondutores.

Selênio -  O selênio é um elemento do grupo VI da tabela periódica. pode ser encontrado em várias estrutura cristalinas, todas elas semicondutores.
O selênio é usado como material retificador, para células fotovoltaicas e também para sistemas xerográficos. Filmes fins de selênio também são usados como medidores fotoelétricos.  

Arseneto de gálio - É um matéria importante para a construção de dispositivos promissores, como o laser a semicondutor . O arseneto de gálio tem uma largura de banda proibida de 1,47 eV, superior a do silício, portanto, os diodos emissores de luz LED's são construídos com arseneto de gálio.

Antimoneto de índio - O antimoneto de índio tem um pequeno E_g e uma mobilidade de portadores extremamente alta . É utilizado em detectores de infravermelho. O valor  de E_g é da ordem de 0,18 eV, a 300ºK. O silício, o selênio  e o telúrio são os principais dopantes tipo N, enquanto o zinco, o cádmio, o magnésio, o mercúrio, a prata, o ouro e o alumínio tem sido usados como dopantes tipo P.
Diodos túnel, transistores e laseres semicondutores também têm sido feitos com antimoneto de índio.

Fosfeto de gálio -  É usado em diodos eletroluminescentes, que podem emitir tanto luz verde quanto vermelha. A luz vermelha é obtida com oxido de cádmio ou oxido de zinco como dopantes. 

Sistemas isomorfos - São aqueles em que se misturam materiais semicondutores numa solução. Alguns exemplos: Ga (P,As) - usado em LED's (In, Ga)Sb - usado em lasers semicondutores.

Compostos de cádmio - O sulfeto de cádmio é o composto II-VI mais conhecido. É usado principalmente em fotodetectores; sua cor é amarela. O seleneto de cádmio e o telureto de cádmio tem largura de banda proibida menores (E_g para o sulfeto de cádmio é de 2,4 eV).
O sulfeto de cádmio é o mais sensível para a faixa 0,7µm a 0,75µm e o telureto de cádmio , em torno de 0,85µm.

Compostos de chumbo - O sulfeto de chumbo, o seleneto de chumbo e telureto de chumbo tem três aplicações: diodos e transistores em baixas temperaturas, detectores infravermelho ou em termoeletricidade.
Diodos de telureto de chumbo tem operado à temperatura a 4ºK. Detectores de sulfeto de chumbo cobrem a faixa dos 2µm a 3µm.

Semicondutores orgânicos- Embora ainda não usados comercialmente, os semicondutores orgânicos são desde já materiais de alto interesse, devido ao fato de poderem ser cultivados. Um dos mais estudados é o antraceno, cuja a fórmula química é C₆H₄ : CH₂ : C₆H₂. 

Semicondutores amorfos - Os semicondutores cristalinos são obtidos de um processo tecnológico sofisticado e caro, Os materiais semicondutores não cristalinos são chamados de amorfos. O estudo de dispositivos feitos a partir  dos semicondutores amorfos é interessante, porque evitaria todo um processo tecnológico para a obtenção do semicondutor cristalizado.

O material amorfo mais importante é o silício hidrogenado, com o qual já foram obtidas células solares.

Ao estudar a corrente elétrica que circula nos circuitos Georges Simon Ohm  (1789-1854) determinou experimentalmente a relação existente entre a diferença de potencial nos extremos de um resistor e a intensidade da corrente no mesmo.

"A lei de Ohm nos mostra que a corrente que flui por um circuito é diretamente proporcional à tensão e inversamente proporcional à resistência."
     Em outras palavras Ohm observou que a cada diferença de potencial V1, V2, V3...........Vn estabelecida em um resistor corresponde uma corrente elétrica I1, I2, I3...........In.

Ao relacionar os respectivos valores das duas grandezas ele conclui que essas grandezas são diretamente proporcionais, de modo que: V1/I1=V2/I2=V3/I3..........Vn/In=R (I).  *V

Esta constante R, na verdade representa a resistência do resistor, diga-se a oposição oferecida pelos átomos do resistor a passagem da corrente elétrica.

Neste caso temos V= R.I, que é a expressão matemática da lei de Ohm, onde V é a diferença de potencial entre os extremos do resistor cuja a unidade é o volt (V).

R é a resistência do resistor, sua unidade é o Ohm, cujo símbolo é a letra grega omega.

I é a intensidade da corrente elétrica que atravessa o resistor, cuja unidade , é o Ampere (A).

Saem daí as derivações se V=R.I por sua vez I=V/R e R=V/I.
Pelo sistema internacional a unidade 1ohm é = 1V/1A
Aplicações da Lei:

Exemplo 1: Um circuito que possua uma resistência de 40 ohms e uma tensão de 160 volts. Qual será sua corrente em Ampere? 

Se I=E/R substituindo-se as letras teremos I=160/40=4 Amperes

Exemplo 2: Um determinado circuito que possua uma tensão de 800 Volts e uma corrente de 0,8 A ou (800 mA). Qual será sua resistência? 

Se R=E/I substituindo as letras teremos R=800/0,8=1000 ohms ou (1K)

Exemplo 3: Qual a tensão, em Volts em um circuito cuja a resistência é de 220 ohms e a corrente seja 1A?

Se procedermos de acordo com as explicações acima teremos E=IxR ou seja E=220x1=220V.