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Propriedades EltricasPropriedades Eltricas
Dos MateriaisDos Materiais
UNIVIXFACULDADE BRASILEIRA
Carla Ferreira
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Slidos Cristalinos
Nos slidos Metlicos, os tomos encontram-se arranjados
numa estrutura cristalina e esto ligados uns nos outrosPor seus
respectivos eltrons de valncia.
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Slidos Cristalinos
Clula unitria do Cobre
Clula unitria do Silcio
Clula unitria do diamante
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Modelo clssico de conduo
Na ausncia de um potencial eltrico,O movimento de eltrons
aleatrio.
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Modelo clssico de conduo
Na presena de um potencial eltrico, aplicadoOs eltrons adquirem
uma velocidade mdia , chamadade velocidade de deriva proporcional
ao campoaplicado, mas de sentido oposto.
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Resistncia EltricaResistncia Eltrica
Lei de OhmR= V
I
=RAL
Onde: I = Corrente eltrica ou taxa temporal de passagem de carga
(C/s).V= Voltagem aplicada(J/C).R= Resistncia do material (V/A).=
Resistividade do material (-m)L= Distncia entre dois pontos de um
condutor(m)A=rea da seo reta perpendicular direo da corrente (mm2
)
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Lei de Ohm
Forma Macroscpica:
J= E
J=.E
Ou
Onde:J =Densidade de corrente, A/m2
E =Campo Eltrico,V/m =Resistividade eltrica, (.m) =Condutividade
eltrica, (.m)-1
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Conduo eltricaConduo eltrica
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CONDUTIVIDADE ELTRICA (W)
W ________ (-m)-11=
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Classificao dos Materiaisquanto condutividade eltrica:
Metais(condutores); Semicondutores;
Isolantes.
Faixa de condutividade:10-18 ;-1m-1 (quartzo, poliestireno) a108
;-1m-1 (prata, cobre).
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Classificao dos slidos do Ponto
de vista Eltrico
Resistividade
Coeficiente de Temperatura da resistividade Concentrao de
Portadores de Carga (n)
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Classificao dos slidos do Ponto
de vista Eltrico oC =Resistividade eltrica a 0C T = Coeficiente
de temperatura da resistividade, C-1
T=
Temperatura do metal, C
=oC (1+T .T)
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Algumas Propriedades Eltricas
dos Dois Materiais
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Bandas de Energia
Nos tomos isolados, os eltrons esto ligadosaos ncleos e s podem
ocupar nveis de energiabem definidos,nomeadamente,os
correspondentesas rbitais 1s,2s,3s...
Eltron de valncia.
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Bandas de Energia
Em uma rede cristalina os nveis de energia deum tomo isolados se
desdobram para formar
Bandas de Energia, separadas porBandas Proibidas.
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Bandas de Energia
Gap: Banda Proibida
Band: Banda de Energia
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Isolantes
Isolante
Dizemos que uma substncia isolantese a aplicao de uma diferena
de Potencial substncia no produz uma corrente eltrica.
eis eso a os
eis O a os
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Metais
Metal
Como existem nveis vazios disponveis dentroda banda, os eltrons
podem ser facilmente
transferidos para esses nveis, e o materialconduz corrente
eltrica.
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Semicondutores
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Semicondutores
Estrutura de Banda semelhante asDos isolantes, exceto pelo fato
de que nosSemicondutores Eg menor que nos Isolantes.Exemplo:Silcio
(Eg= 1,1eV);
Diamante (Eg= 5,5eV)
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Semicondutores
No silcio ao contrrio do que ocorre no diamante,A probabilidade
de que a agitao termina faa umeltron passar da Banda de Valncia
para Banda deconduo no pode ser desprezada.
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Semicondutores dopados
Representao bidimensional da estrutura cristalina do silcio
puro.Cada tomo de Silcio est unido a quatro tomos vizinhos por
umaligao covalente envolvendo dois eltrons.
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Semicondutores dopados
Substituio de um tomo de silcio por um tomo de fsforo(valncia
5).O eltron a mais est fracamente preso ao tomo de fsforo,e pode
passarFacilmente para banda de conduo,onde esta livre para vagar
pela rede cristalina.
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Semicondutores dopados
Substituio de um tomo de silcio por um tomo de alumnio(valncia
3).Com a substituio fica faltando um eltron em uma das ligaes
covalentes,O que equivale a ser criado um buraco na banda de
valncia.
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Juno PNNa zona da juno, os eletrons livres dosemicondutor N
recombinam-se com aslacunas do semicondutorP formando umazona sem
portadores de carga eltrica quese designa porzona neutra ou zona
dedepleo.
Zona neutra ouzona de depleo
Eletrons livreLacunas
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Diodo Retificador
Um dodo retificador constitudo por uma juno PN de
material semicondutor (silcio ou germnio) e por doisterminais, o
nodo (A) e o Ctodo (K).
Smbolo:
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Diodo Retificador
Smbolo:
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Principio de funcionamento
Quando polarizado diretamente um dodo retificador conduzporque
na juno PN a zona neutra ou zona de depleo (zonasem portadores de
carga eltrica) estreita a resistncia
eltrica diminui e a corrente eltrica passa.
Zona neutra ou zona
de depleo estreita
LacunasEletrons livres
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Diodo Diretamente Polarizado
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Polarizao Reversa
Quando polarizado inversamente um dodoretificador no conduz
porque na juno PN a zonaneutra ou zona de depleo (zona sem
portadores decarga elctrica) alarga a resistncia eltrica
aumentasignificativamente e a corrente eltrica no passa.
Zona neutra ouzona de depleco
alarga
Eletrons livres Lacunas
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Polarizao Reversa
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Smith, William F.-Princpios de Cincia e Engenharia dosMateriais
3 edio.
Halliday,Resnick- Fundamentos da Fsica Vol.4ptica e Fsica
Moderna 8 edio.
Referncias bibliogrficas:
