Concetti Chiave
- Gli isolanti presentano un GAP energetico elevato, impedendo agli elettroni di raggiungere la banda di conduzione anche con grandi quantità di energia.
- Nei conduttori, le bande di valenza e conduzione possono sovrapporsi o contenere già elettroni, facilitando il passaggio di corrente.
- Nei semiconduttori, un GAP di circa 1 eV permette agli elettroni di condurre corrente se vengono forniti energia o calore.
- I semiconduttori mostrano una migliore conduzione con l'aumento della temperatura, contrariamente ai conduttori che vedono aumentare la resistenza.
- Nei semiconduttori, l'applicazione di un potenziale causa il movimento degli elettroni e la formazione di lacune nella banda di valenza.
In genere un materiale, in termini di livelli energetici, è progressivamente così composto:
- nucleo
- banda di valenza
- GAP
- banda di conduzione
Negli isolanti la banda di valenza risulta essere piena, ossia tutti gli elettroni sono impiegati in legami covalenti. In più il GAP (salto d'orbitale) è di alcuni elettronvolt per cui anche fornendo grandi quantità di energia, gli elettroni non riescono a raggiungere la banda di conduzione poiché il materiale fonderebbe prima.
Un esempio è il diamante, il cui GAP è di 5 eV. Si può dire che quello puro è completamente trasparente poiché la luce passa indisturbata senza che l'energia venga catturata dagli elettroni.Nei conduttori può accadere o che le bande siano in parte sovrapposte, e quindi il passaggio degli elettroni da un'area all'altra può avvenire indisturbato, oppure la banda di valenza è piena, ma sono comunque presenti elettroni nella banda di conduzione, creando differenza di potenziale.
Nei semiconduttori la situazione è uguale a quella degli isolanti, ma il GAP è di circa 1 eV. Se si fornisce energia (calore), alcuni elettroni passano dalla banda i valenza a quella di conduzione, liberi quindi di condurre. Nella banda di valenza si creano spazi vuoti detti lacune.
Applicando una differenza di potenziale si ha che:
gli elettroni della banda di conduzione si spostano verso sinistra (+) e le lacune verso destra (-). In realtà sono gli elettroni che si spostano lasciano le lacune verso -.
Possiamo affermare che mentre i conduttori l'aumentare della temperatura comporta un aumento di resistenza, nei semiconduttori l'aumento di temperatura causa una migliore conduzione.
Accedi a tutti gli appunti
Tutor AI: studia meglio e in meno tempo
