Para entender a diferença entre metais , semicondutores e isoladores elétricos , precisamos definir os seguintes termos da física do estado sólido:
Valence Band
Na física do estado sólido, a banda de valência e a banda de condução são as bandas mais próximas do nível de Fermi e, assim, determinam a condutividade elétrica do sólido. Nos isoladores e semicondutores elétricos, a banda de valência é a faixa mais alta de energias eletrônicas na qual os elétrons estão normalmente presentes na temperatura zero absoluta. Por exemplo, um átomo de silício possui quatorze elétrons. No estado fundamental, eles são organizados na configuração eletrônica [Ne] 3s 2 3p 2 . Destes, quatro são elétrons de valência, ocupando o orbital 3s e dois dos orbitais 3p. A distinção entre as bandas de valência e condução é sem sentido nos metais, porque a condução ocorre em uma ou mais bandas parcialmente cheias que assumem as propriedades das bandas de valência e condução.
Banda de condução
Na física do estado sólido, a banda de valência e a banda de condução são as bandas mais próximas do nível de Fermi e, assim, determinam a condutividade elétrica do sólido. Em isoladores elétricos e semicondutores, a banda de condução é a faixa mais baixa de estados eletrônicos vazios . Em um gráfico da estrutura da banda eletrônica de um material, a banda de valência está localizada abaixo do nível de Fermi, enquanto a banda de condução está localizada acima dela. Nos semicondutores, os elétrons podem atingir a banda de condução quando são excitados , por exemplo, por radiação ionizante (ou seja, devem obter energia maior que o intervalo E) Por exemplo, o diamante é um semicondutor de banda larga ( gap E = 5,47 eV) com alto potencial como material de dispositivo eletrônico em muitos dispositivos. Por outro lado, o germânio possui uma pequena energia de gap de banda ( gap E = 0,67 eV), que requer a operação do detector em temperaturas criogênicas. A distinção entre as bandas de valência e de condução não tem sentido nos metais, porque a condução ocorre em uma ou mais bandas parcialmente cheias que assumem as propriedades das bandas de valência e de condução.
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