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PROPRIEDADES ELÉTRICAS 275
Figura 16.2 — Principais tipos de estruturas de bandas de energia em
sólidos a 0 K. a) condutor metálico com a banda de condução parcialmente
ocupada; b) condutor metálico com superposição da banda de valência
(totalmente preenchida) com a banda de condução vazia;
c) isolante; d) semicondutor.
vazios adjacentes aos estados ocupados, a aplicação de um campo elétrico
pode acelerar facilmente os elétrons produzindo corrente elétrica. Além disto,
a passagem de elétrons da banda de valência para a banda de condução é
relativamente fácil nos metais. Qualquer fato que dificulte o movimento dos
elétrons, reduz a condutividade elétrica. Por exemplo, a vibração térmica
(aumento da temperatura), átomos de soluto e defeitos cristalinos aumentam
a resistividade elétrica dos metais.
Os materiais semicondutores apresentam banda de valência preenchida
e banda de condução vazia. Como a largura da banda proibida é relativamente
pequena, ela pode ser suplantada com alguma facilidade e elétrons podem
ser promovidos para a banda de condução, por exemplo, por ativação térmica
e por adição de pequenas quantidades de soluto (“dopantes”). Para que o
leitor possa ter uma idéia mais quantitativa, são apresentados alguns valores
da largura da banda proibida de vários materiais a 20°C: diamante (6 eV),
SiC (3 eV), silício (1,1 eV), germânio (0,7 eV), InSb (0,18 eV) e estanho
cinzento (0,08 eV).
Nos materiais isolantes, como os polímeros e a maioria dos materiais
cerâmicos, a banda proibida é muito larga e difícil de ser suplantada. Por esta
razão, a condutividade elétrica destes materiais é muito baixa.
É interessante destacar que a temperatura exerce efeitos opostos na
condutividade elétrica dos diferentes materiais. Enquanto um aumento de
temperatura diminui a condutividade dos materiais metálicos, a condutividade
dos semicondutores e isolantes é aumentada. A figura 16.3 mostra o efeito
da temperatura na condutividade elétrica de vários materiais.