Ciencia_e_tecnologia_dos_materiais
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uma grande faixa de con-
dutividade, isso pode ser usada para classificar os 
materiais conforme sua capacidade de conduzir cor-
rente. Podendo se dividir em 3 grupos: Condutores, 
semicondutores e isolantes. 
\u2022 Condutores: Em sua maioria metais, \u3c3 \u2248 107 
\u2022 Semicondutores: 10-6 \u2264 \u3c3 \u2264 104 
\u2022 Isolantes: 10-10 \u2264 \u3c3 \u2264 10-20 
Estruturas das bandas de energia 
 
Para cada átomo individual existem níveis energéticos 
discretos que podem ser ocupados pelos elétrons, os 
quais estão arranjados em camadas. 
 
Quando um átomo está sozinho, ele apresenta sua 
ordenação eletrônica comum, porém, quando ele está 
na presença de outros átomos, a distâncias pequenas, 
o núcleo de um átomo influencia no outro. Essa influ-
encia faz com que os estados atômicos se dividam em 
uma série de outros estados para formar as bandas de 
energia eletrônica. 
A extensão dessa divisão depende do espaço inter-
atômico, quando menor ele for, mais divisões ocor-
rem. 
Entre bandas adjacentes, pode existir espaços vazios, 
no espaço entre as bandas, não há lugar disponível 
para ocupação dos elétrons. Porém, podem existir 
estados vazios em uma banda, em que em princípio 
nenhum elétron a ocupa, mas um elétron de outra 
banda pode preenchê-la. 
Os elétrons de cada átomo em um sólido estão sujei-
tos à interação com os átomos vizinhos. Ao aproxi-
marmos um átomo isolado a outros, os níveis de e-
nergia de cada um são perturbados levemente pela 
presença do vizinho, pois o Princípio de Exclusão de 
Pauli não permite que ocupem níveis de energia i-
guais. Se aproximarmos um grande número de áto-
mos, teremos um grande número de níveis de energia 
próximos uns dos outros, formando uma "banda de 
energia" quase contínua no lugar dos discretos níveis 
de energia que os átomos teriam individualmente. 
Existem quatro tipos diferentes de banda: 
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A) banda eletrônica encontrada em metais como o 
cobre, onde existem estados eletrônicos disponíveis 
abaixo e adjacentes aos estados preenchidos 
B) banda eletrônica encontrada em metais como 
magnésio, onde existe superposição das bandas mais 
externas. 
C) banda eletrônica de isolantes, a estrutura da banda 
de valência está separada das bandas de condução 
por um longo espaço. 
D) banda eletrônica de semicondutores, a estrutura 
da banda de valência está separada das bandas de 
condução por um pequeno espaço. 
A energia correspondente ao estado preenchido mais 
elevado é chamada de Energia de Fermi, nos metais, 
ela se encontra na mais alta posição dos esta-
dos/bandas preenchidas e nos isolantes e semicondu-
tores, se encontra no meio do espaçamento entre as 
bandas. 
Condução em termos de banda 
Somente podem ser influenciados por um campo elé-
trico, aqueles elétrons que tem energia maior do que 
a energia de Fermi, chamados de elétrons livres. Nos 
semicondutores e isolantes, também encontramos os 
buracos, entidades com energia menor do que a de 
Fermi e participam da condução eletrônica. 
A condutividade elétrica está diretamente ligada a 
quantidade de elétrons livres e buracos. Da mesma 
forma é feita a distinção entre condutores, semi e 
isolantes. 
Metais 
Para os metais é muito simples levar os elétons livres 
para os estados vazios, como ela está bem próxima do 
estado preenchido, qualquer energia levemente mai-
or que a energia de Fermi, que excite o elétron é ca-
paz de fazê-lo. 
Semicontudores e isolantes 
Nesse caso, os estados vazios adjacentes a banda pre-
enchida não estão disponíveis. Para que os elétrons se 
tornem livres é necessária uma excitação com energia 
suficiente para ultrapassar o espaçamento. Quanto 
maior o espaçamento, maior a energia necessária, 
logo quanto menor o espaçamento, maior será a con-
dutividade elétrica do material. 
Semicondução Intrínseca 
Os semicondutores intrínsecos são aqueles que apre-
sentam estrutura de banda eletrônica conforme mos-
trado no item D, ou seja, uma banda de valência está 
completamente separada da outra por um espaço 
\u201cproibido\u201d relativamente estreito. 
Os dois semicondutores básicos são o Silício (Si) e o 
Germânio (Ge), que apresentam energia de espaça-
mento de 1,1 eV e 0,7 eV respectivamente, valores 
menores do que 2 eV, que é o limite para semicondu-
tores. Além de integrarem o mesmo grupo na tabela 
periódica, eles se ligam por ligações covalentes. 
Outros compostos semicondutores são: 
\u2022 Arseneto de Gálio (GaAs) 
\u2022 Antimônio de Índio (InSb) 
\u2022 Sulfeto de Cádmio (CdS) 
\u2022 Telureto de Zinco (ZnTe) 
Esses elementos, quando fora do composto apresen-
tam características isolantes. 
Buracos 
Na semicondutividade intrínseca quando um elétron é 
excitado para a banda de condução, fica faltando um 
elétron nas ligações covalentes ou nos esquemas de 
bandas, um estado vazio nas bandas de valência. 
Essa falta de elétron pode ser vista como um buraco, 
que \u201cse move\u201d conforme os outros elétrons preen-
chem o lugar daquele que foi excitado. 
Semicondução Extrínseca 
Na semicondução Extrínseca o comportamento elétri-
co é caracterizado pelas impurezas, que induzem um 
excesso de elétrons livres ou buracos 
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Tipo n 
Imaginando uma cadeia de silícios, por exemplo, com 
valência 4, se for adicionada uma impureza substitu-
cional de valência 5, um elétron ficará livre para ser 
levado para as bandas de condução. Quando esse 
elétron livre é excitado para a banda de condução, 
nenhum buraco se forma na banda de valência, por 
isso, impurezas desse tipo são chamadas de doadoras. 
Ex.: P, As e Ab. 
Tipo p 
Um efeito oposto ocorre quando é adicionada a essa 
cadeia de silício uma impureza de valência 3. Dessa 
forma, surge um buraco nas ligações covalentes, que 
faz com que os elétrons se movimentem para cobri-lo, 
ou seja, o buraco \u201cse move\u201d e gera a condução elétri-
ca. Quando esse buraco chega ao topo da banda de 
valência, cria um estado no espaço entre as bandas, 
mas sem criar nenhum elétron livre, por conta disso é 
chamada de receptoras. Ex.: Al, B, Ga 
O processo de transformar ligas e materiais com pure-
za extremamente elevada em supercondutores com a 
adição de impurezas é chamado de dopagem. 
Dispositivos semicondutores 
A junção Retificadora p-n 
Um retificador, ou diodo é um dispositivo que permite 
que uma corrente passe em somente uma direção, 
por exemplo, transforma corrente alternada em con-
tínua. Uma junção retificadora p-n é construída como 
uma única peça de semicondutor, e dopada de modo 
a ser do tipo n em um lado e do tipo p em outro. 
Quando uma bateria é ligada a peça, o terminal posi-
tivo pode ser conectado ao lado p e o negativo ao 
lado n, formando um fluxo para frente, ou seja, polari-
zação direta. A polaridade oposta forma fluxo reverso, 
ou seja, polarização inversa. 
 
Curva V-I 
 
O transistor 
O transistor é de essencial importância para a infor-
mática. Eles são capazes de amplificar um sinal elétri-
co e servem também como interruptores nos compu-
tadores para o processamento e o armazenamento de 
informações. Os tipos principais são os transistores de 
junção e o MOSFET (transistor semicondutor de efeito 
de campo metal-óxido). 
Leds 
Os leds são diodos emissores de luz. Dispositivos que 
convertem elétrons em fótons. A junção PN polarizada 
diretamente injeta elétrons da corrente, na banda de 
condução, nos buracos na banda de valência da região 
tipo P e emitem fótons. 
 
São formados por semicondutores e suas cores de-
pendem no material que os formam. Dependendo do 
material, o gap de energia entre as duas bandas é 
menor ou maior, essa energia define a cor da luz emi-
tida. 
 
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Fontes de energia renovável
A crescente procura por energias alternativas fazem