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Ligação Metálica e Semicondutores

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OM’s para a molécula de Li2(g)
3Li 1s
2 2s1
Somente são consideradas as superposições entre os orbitais 
atômicos de valência , no caso 2s
2s 2s
OA do Li OA do Li
OM’s do Li2
σ
σ*
Ligação Metálica – Teoria das Bandas
Um metal como o Li pode ser considerado uma supermolécula
OM’s formados pela combinação de OA’s 2s nas “moléculas lineares” 
Li2, Li3 , Li4 …. LiN ( N→ ∞) 
LiNLi6
Li4Li2Li
Somente 
metade dos 
orbitais está 
preenchida:
Banda de 
condução
LiN
Uma banda é um conjunto de orbitais
moleculares com energias muito próximas
Quando uma banda está semipreenchida ou
vazia é chamada de banda de condução
Um metal possui uma banda de 
valência parcialmente preenchida
(a) (b) (c)
E
n
er
g
ia
Condução de eletricidade pelos metais explicada pela Teoria das Bandas
 Bandas semipreenchidas
a) Níveis que formam uma banda em três partes da amostra
b) A aplicação de um campo elétrico produz deslocamento dos níveis:
Elétrons próximos ao lado negativo aumentam de energia enquanto
os próximos ao lado positivo diminuem de energia
c) Alguns Elétrons podem pular para um nível mais baixo, movendo-se
da esquerda para a direita através da amostra
Se as bandas estiverem completas , não há orbitais vazios do lado direito
 Não há corrente
Intervalo de banda*
* Ou separação = Diferença de Energia entre as bandas
Banda de Valência: 
banda ocupada de 
maior energia
Banda de Condução
ΔE para o C (diamante)
=580 kJmol-1 (um grande ΔE) 
Poucos elétrons possuem 
energia suficiente para a 
promoção para a banda de 
condução
Estrutura de bandas para um isolante
Banda de Valência
Banda de Condução
Estrutura de Bandas de um semicondutor
intrínseco ( quando puro) Ex: Si, Ge,
Para o Si , ΔE = 107 kJmol-1 ( relativamente pequeno)
À temperatura ambiente alguns elétrons são promovidos para 
a Banda de condução
elétrons
buracos
-
-
-
-
+
+
+
+
ΔE
ΔE = 50-300 kJmol-1
Semiiondutores extrínsecos: 
O intervalo de banda é controlado através da adição de impurezas: 
chamado de dopagem
Considere a adição de pequenas quantidades de As ( 5 e- de valência) ao 
Si (4 e- de valência)
O As usa 5 elétrons para se ligar ao Si, e o excedente pode ser doado
É um Semicondutor do tipo n referente a negativo, o tipo de carga que é 
móvel
Elétron extra
Elétron extra
Banda de 
Valência
Banda de 
Condução
Nível doador 
da impureza
Semicondutor do tipo n
Novo ΔE 
O Ga tem somente três elétrons de valência e cria um buraco em uma 
das ligações . A medida que os elétrons se movem para os buracos , os 
buracos também se movem produzindo corrente elétrica
É um Semicondutor do tipo p
referente a positivo, o tipo de 
carga que é móvel
elétrons
buraco = ausência 
de elétrons
Banda de 
Condução
Nível receptor 
da impureza
Banda de 
Valência
elétron
buraco
Semicondutor do tipo p
Os buracos positivos 
criados na banda de 
valência são capazes de 
se mover sob uma ddp
Novo ΔE 
Célula solar fotovoltaica
Uma camada fina de um semicondutor tipo n e outra de um 
semicondutor tipo p que ao serem unidas forma-se um campo elétrico
Ao incidir luz solar sobre o Si tipo n , os fótons chocam-se com os 
elétrons excitando-os para a banda de condução . O fluxo de 
elétrons é do Si tipo n para o tipo p

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