Usando os diagramas de bandas de energia, explique as propriedades dos (i) condutores, (ii) os semicondutores e os (iii) isolantes.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado pede para explicar as propriedades de condutores, semicondutores e isolantes usando diagramas de bandas de energia. Isso está relacionado à física dos materiais e como eles conduzem ou isolam eletricidade. Para resolver, vamos precisar entender o que são bandas de valência e de condução, e como a diferença entre elas afeta as propriedades do material.
Passo 2
Primeiro, vamos entender as bandas de energia. Em um material, os elétrons ocupam níveis de energia organizados em bandas. A banda de valência é onde os elétrons estão ligados aos átomos, e a banda de condução é onde os elétrons podem se mover livremente, permitindo a condução elétrica.
Passo 3
A diferença de energia entre a banda de valência e a banda de condução é chamada de band gap (
). Esse band gap determina como o material se comporta:
- Se
é muito pequeno ou inexistente, os elétrons podem se mover facilmente para a banda de condução. - Se
é grande, os elétrons têm dificuldade em alcançar a banda de condução.
Passo 4
Agora, vamos aplicar isso aos três tipos de materiais:
Condutores:
Nos condutores, como metais, as bandas de valência e condução se sobrepõem ou o band gap é praticamente zero ( ). Isso permite que os elétrons fluam facilmente, tornando o material bom para conduzir eletricidade.
Nos condutores, como metais, as bandas de valência e condução se sobrepõem ou o band gap é praticamente zero (
Semicondutores:
Nos semicondutores, há um band gap moderado ( alguns eV). A quantidade de elétrons que podem saltar para a banda de condução pode ser controlada pela temperatura ou por dopagem, permitindo que eles conduzam eletricidade de forma controlada.
Nos semicondutores, há um band gap moderado (
Isolantes:
Nos isolantes, o band gap é grande ( elevado). Isso impede que os elétrons se movam para a banda de condução sob condições normais, fazendo com que o material não conduza eletricidade.
Nos isolantes, o band gap é grande (
Resposta
Então, resumindo usando os diagramas de bandas de energia:
- Condutores têm bandas de valência e condução sobrepostas ou com
quase zero, permitindo fácil fluxo de elétrons. - Semicondutores possuem um
intermediário, possibilitando a condução elétrica controlada por fatores externos. - Isolantes têm um grande
, impedindo a movimentação dos elétrons e, assim, não conduzem eletricidade.
Exercícios relacionados
Mostre que os três vetores
,
e
formam um conjunto linearmente dependente em
.
Sejam
e
vetores em
. Escreva o vetor
como combinação linear de u e v;
Prove que
é LD, quaisquer que sejam
.
Explique qual e a diferença entre a Teoria da Ligação de Valência (TLV), e a Teoria do Orbital Molecular (TOM).