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
- Qual è la composizione energetica tipica di un materiale?
- Come si comportano i conduttori in presenza di una differenza di potenziale?
- Qual è l'effetto della temperatura sulla resistenza nei conduttori e nei semiconduttori?
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).
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.
Negli conduttori, l'aumento della temperatura porta a un incremento della resistenza, mentre nei semiconduttori, l'aumento della temperatura migliora la conduzione.
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