Post on 25-Oct-2020
Estrutura Eletrônica em Sólidos
LIGAÇÃO METÁLICA
QFL-4010 Prof. Gianluca C. Azzellini
Algumas Propriedades dos Metais:
� Condutividade Elétrica
� Condutividade Térmica
� Maleabilidade
� Brilho
Mobilidade dos elétrons de valência na estrutura.
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Teoria de Bandas: Formação de Orbitais Moleculares envolvendo todos os orbitais atômicos dos átomos no
sólido.
a) Li2
2s 2s
Ligante
Anti-Ligante
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b) Li3
2s 2s 2s
Ligante
Anti-Ligante
Não Ligante
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2s 2s 2s 2s
Ligantes
Anti-Ligantes
c) Li4
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2s 2s
n átomos
d) Lin
Banda de Energia: Conjunto de OM com pequenas diferenças de energia entre orbitais (níveis) sucessivos.
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Condução Eletrônica e Distribuição Eletrônica :
2s
n átomos 2s1
N OM
N/2 OM Completamente Preenchidos
n elétrons
a) Orbitais Atômicos Semi-Preenchidos
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2s
n átomos 2s1
Banda de Valência
banda s Camada Preenchida
Camada Vazia
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2s
n átomos 2s1
Estímulo Externo Promoção de elétrons para a camada vazia
Níveis de Condução
(Banda Condução)
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n 2s
n átomos 2s2
N OM
N OM Completamente Preenchidos
2n elétrons
b) Orbitais Atômicos Preenchidos, Ex: Be
banda s
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n 2s
banda s
n 2p
banda p (vazia)
Sobreposição bandas s e p
Banda Condução (BC)
Banda Valência (BV)
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Níveis de Fermi: Níveis eletrônicos de maior energia ocupados em um sólido à T=0K.
n 2s1 n 2s2
Nível de Fermi
Nível de Fermi HOMO
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Formação de lacunas (buracos positivos)
T > 0 K
Nível de Fermi
+ é
+ + +
é é é
Movimentação de elétrons e lacunas
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Condutores, Semi-Condutores, Isolantes
∆∆∆∆E~5 eV
∆∆∆∆E 0,6 – 1,1 eV
Condutor Semi-Condutor Isolante
1eV~ 96,5 kJ.mol-1
“gap”
“gap”
BV BV
BC
BC
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TEMPERATURA E CONDUTIVIDADE
A) Condutores: Temperatura Condutividade
T1 T2
T2>T1
>T →→→→ > vibrações atômicas
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TEMPERATURA E CONDUTIVIDADE
B) Semi-Condutores:
Temperatura Condutividade
C) Isolantes: Quando condutividade é mensurável
Temperatura Condutividade
BV
Processo Excitação Térmica:
BC
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SEMI-CONDUTORES INTRÍNSECOS
Ex: Si e Ge
BV
BC
Excitação Térmica ou Luminosa
BV
BC
+ + +
é é é
+
é
Fluxo de elétrons
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SEMI-CONDUTORES EXTRÍNSECOS
i- Tipo p (positivo)
Dopagem com elementos deficientes de elétrons em relação à matriz
Si Si Si Si Si
Si Si B+ Si Si
B+ Si Si Si Si
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BV
BC
é é é
+ + +
Nível Aceptor
i- Tipo p (positivo)
~0,1 eV
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SEMI-CONDUTORES EXTRÍNSECOS
ii- Tipo n (negativo)
Dopagem com elementos com mais elétrons em relação à matriz
Si Si Si Si Si
Si Si P- Si Si
P- Si Si Si Si
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BV
BCé é é
Nível Doador
ii- Tipo n (negativo)
~0,1 eV
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JUNÇÕES p-n
+ +
+ +
+ +
- -
- -
- -
+ +
+ +
+ +
- -
- -
- -
p n p n
- +
p nQFL-4010 Prof. Gianluca C. Azzellini
p n
-+ - +
+- - +
Conexão com um Gerador Externo de Corrente
p n
Bloqueio Corrente
Passagem Corrente
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