(a) Explique o que é banda de valência e banda de condução.
Passo 1
Beleza, vamos lá! A questão pede para explicar o que são a banda de valência e a banda de condução. Isso está ligado ao estudo dos materiais, especialmente semicondutores, e como eles conduzem eletricidade. Para resolver isso, vamos entender o que essas bandas representam e qual a importância delas na condução elétrica.
Passo 2
Primeiro, imagina que os elétrons em um material estão organizados em níveis de energia, tipo escadas. Cada nível pode ser ocupado por elétrons que têm energia suficiente para se mover livremente. A banda de valência é como a última “escada” cheia de elétrons que estão ligados aos átomos e não conseguem se mover facilmente. Esses elétrons são responsáveis por manter os átomos unidos no material.
Passo 3
Agora, por cima da banda de valência, há uma outra “escada” chamada banda de condução. Nessa banda, os elétrons têm energia suficiente para se soltar dos átomos e se mover livremente pelo material. Quando elétrons da banda de valência ganham energia (como ao aquecer o material ou aplicar uma tensão), eles podem pular para a banda de condução.
Passo 4
A diferença de energia entre a banda de valência e a banda de condução é chamada de gap de energia. Em materiais condutores, esse gap é pequeno ou inexistente, permitindo que muitos elétrons estejam na banda de condução. Já em isolantes, o gap é grande, dificultando a passagem de elétrons. Nos semicondutores, o gap é intermediário, o que permite controlar a condução elétrica adicionando impurezas ou alterando a temperatura.
Resposta
A banda de valência é a faixa de energia cheia de elétrons ligados aos átomos, que não se movem livremente, enquanto a banda de condução é a faixa de energia onde os elétrons podem se movimentar livremente pelo material, permitindo a condução elétrica. A diferença de energia entre elas determina as propriedades condutoras do material.