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Concetti Chiave

  • La composizione energetica di un materiale comprende nucleo, banda di valenza, GAP e banda di conduzione.
  • Negli isolanti, la banda di valenza è piena e il GAP è elevato, rendendo difficile il passaggio degli elettroni alla banda di conduzione, come nel caso del diamante.
  • Nei conduttori, le bande possono sovrapporsi, permettendo il libero movimento degli elettroni, oppure la banda di valenza è piena ma con elettroni nella banda di conduzione.
  • Applicando una differenza di potenziale, gli elettroni si spostano nella banda di conduzione mentre le lacune si muovono in direzione opposta.
  • In un conduttore, l'aumento della temperatura aumenta la resistenza, mentre nei semiconduttori migliora la conducibilità.

Composizione energetica dei materiali

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.

Proprietà dei conduttori

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 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 -.

Effetti della temperatura

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.

Domande da interrogazione

  1. Qual è la composizione energetica tipica di un materiale?
  2. Un materiale è composto da un nucleo, una banda di valenza, un GAP e una banda di conduzione. Negli isolanti, la banda di valenza è piena e il GAP è elevato, impedendo il passaggio degli elettroni alla banda di conduzione (come nel caso del diamante, con un GAP di 5 eV).

  3. Come si comportano i conduttori in presenza di una differenza di potenziale?
  4. Nei conduttori, gli elettroni della banda di conduzione si spostano verso il polo positivo (+) e le lacune si muovono verso il polo negativo (-), permettendo il passaggio di corrente elettrica.

  5. Qual è l'effetto della temperatura sulla resistenza nei conduttori e nei semiconduttori?
  6. Negli conduttori, l'aumento della temperatura porta a un incremento della resistenza, mentre nei semiconduttori, l'aumento della temperatura migliora la conduzione.

Domande e risposte

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