Materiais semicondutores: o que são e suas aplicações na indústria automotiva

Pouco conhecidos pela maior parte das pessoas, os materiais semicondutores - e, mais especificamente, a escassez deles - estão no centro da crise mais recente enfrentada pela indústria automotiva.

Em um momento em que os automóveis dependem cada vez mais de circuitos, chips e processadores, a falta de semicondutores tem provocado atrasos na produção, paradas em linhas de montagem e até a busca por alternativas “engenhosas”, como a solução adotada pela Peugeot no 308.

Diante disso, afinal, o que são esses materiais semicondutores cuja indisponibilidade vem obrigando montadoras a interromper a fabricação? E para que eles servem?

Por que a escassez de materiais semicondutores impacta a indústria automotiva?

Com mais eletrônica embarcada do que nunca, os carros atuais precisam de componentes capazes de controlar sinais, processar informações e gerenciar energia em diversos módulos. Quando falta o insumo essencial para fabricar esses componentes, a consequência direta aparece no chão de fábrica: produção mais lenta, interrupções e replanejamento de montagem.

O que são?

De forma bem resumida, um material semicondutor é aquele que pode se comportar tanto como condutor de corrente elétrica quanto como isolante, dependendo de vários fatores - por exemplo, a temperatura do ambiente, o campo eletromagnético ao qual está submetido e a própria composição molecular.

Encontrados na natureza, diversos elementos da tabela periódica podem atuar como semicondutores. Os mais utilizados pela indústria são o silício (Si) e o germânio (Ge), embora também existam outros, como enxofre (S), boro (B) e cádmio (Cd).

Quando estão em estado puro, esses materiais recebem o nome de semicondutores intrínsecos, situação em que a concentração de portadores de carga positiva é igual à concentração de portadores de carga negativa.

Já os mais comuns no uso industrial são os semicondutores extrínsecos. Eles se caracterizam pela introdução de uma impureza - átomos de outros materiais, como, por exemplo, o fósforo (P) - por meio de um processo de dopagem. Sem entrar nos mínimos detalhes (existem dois tipos de impureza que resultam em dois tipos de semicondutores, “N” e “P”), isso permite ajustar as características elétricas do material e sua capacidade de conduzir corrente.

Quais as suas aplicações?

Olhando ao nosso redor, há inúmeros objetos e componentes que dependem dos “serviços” prestados pelos materiais semicondutores.

Transistores, chips e processadores

A aplicação mais relevante está na fabricação de transistores: um componente pequeno, inventado em 1947, que desencadeou uma “revolução eletrônica” e é usado para amplificar ou comutar sinais eletrônicos e potência elétrica.

Esse componente, produzido com materiais semicondutores, está na base da fabricação de chips, microprocessadores e processadores presentes em praticamente todos os dispositivos eletrônicos com os quais convivemos no dia a dia.

Diodos e LED na indústria automotiva

Além disso, os materiais semicondutores também entram na produção de diodos. No setor automotivo, os mais comuns são os diodos emissores de luz, amplamente conhecidos como LED (light-emitting diode).