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274 CAPÍTULO 16
ânions, cátions, elétrons e vazios eletrônicos (“electron holes”). A condução
iônica é de importância secundária nos sólidos em temperaturas moderadas e
baixas e tem alguma importância em altas temperaturas. A condução iônica
desempenha um papel importante nos líquidos.
Os principais transportadores de carga nos sólidos são os elétrons. Em
um átomo isolado, os elétrons ocupam determinados níveis e sub-níveis de
energia. Em um cristal contendo muitos milhões de átomos, os níveis de
energia superpõe-se e são substituídos por bandas densamente preenchidas,
conforme ilustra a figura 16.1.
Figura 16.1 — Origem das bandas de energia
devido à aproximação dos átomos.
A figura 16.2 apresenta os quatro tipos característicos de estrutura de
bandas de energia. Nela podem ser observadas as bandas de valência, proibida
e de condução. Em uma determinada banda de energia, semi-preenchida e
a 0 K, o nível de Fermi (E F ) é a energia do estado de mais alta energia.
A figura 16.2 a é típica de um metal monovalente como o cobre, enquanto
a figura 16.2 b é típica de um metal bivalente, como o magnésio. Nas
figuras 16.2 c e d pode-se observar a presença de uma banda proibida, cuja
largura (E g ; “energy band gap”) é muito maior para um isolante do que para
um semicondutor.
Os metais apresentam alta condutividade elétrica porque suas bandas de
energia só são parcialmente preenchidas. Como existem estados de energia