Propriedades elétricas em Materiais FACULDADE SUDOESTE PAULISTA Ciência e Tecnologia de Materiais Prof. Msc. Patrícia Correa
Propriedades elétricas em
Materiais
FACULDADE SUDOESTE PAULISTA
Ciência e Tecnologia de Materiais
Prof. Msc. Patrícia Correa
PROPRIEDADES ELÉTRICAS
CONDUTIVIDADE e RESISTIVIDADE
ELÉTRICA ()
É o movimento de cargas elétricas (elétrons ou íons) de uma
posição para outra.
= 1/= n.q.
= condutividade elétrica (ohm-1.cm-1)
= resistividade elétrica (ohm.cm)
n= número de portadores de carga por cm3
q= carga carregada pelo portador (coulombs) [q do elétron= 1,6x10-19
coulombs]
= mobilidade dos portadores de carga (cm2/V.s)
R = . l/A
Leis de Ohm – Resistência elétrica
1° Lei:
2° Lei
U = Ri
U – tensão – ddp
i – intensidade de corrente elétrica
- resistividade elétrica
l - comprimento do condutor
A – área de secção reta
Definições:
Bandas de Valência: é uma banda de energia formada por níveis de energia,
ocupada por elétrons semilivres, que estão um pouco mais separados do núcleo
que os demais.
Em outras palavras prontos para serem excitados, se desprenderem do seu
núcleo atômico e se tornarem livres para condução.
Banda de Condução: É nesta região que se estabelece a condução elétrica.
Classificação de materiais quanto as
propriedades elétricas
PROPRIEDADES ELÉTRICAS
SEMICONDUTORES
Tem resistividade entre metais e isolantes
10-6-10-4 .cm 1010-1020 .cm
• A resistividade diminui com o aumento de temperatura (ao contrário dos metais)
• A resistividade diminui com a adição de certas impurezas
• A resistividade aumenta com a presença de imperfeições nos cristais.
PROPRIEDADES ELÉTRICAS EXEMPLOS DE SEMICONDUTORES
Silício, Germânio (Grupo IV da Tabela Periódica)
GaAs, GaN, InP, InSb, etc. (Grupo III-V da Tabela Periódica)
PbS, CdTe, galena, (Grupo II-VI da Tabela Periódica)
95% dos dispositivos eletrônicos são fabricados com Silício
65% dos dispositivos de semicondutores do grupo III-V
são para uso militar
SEMICONDUTOR
• Num semicondutor, os elétrons podem
ser excitados para a banda de
condução por energia elétrica, térmica
ou óptica (fotocondução)
• Quando um elétron é excitado para a
banda de condução deixa um buraco ou
uma vacância na banda de valência que
contribui também para a corrente.
Semicondutores são:
Isolantes: em baixas
temperaturas e em
temperatura ambiente
Condutores: em altas
temperaturas
Mecanismos que afetam propriedades
elétricas:
- Temperatura
- Impurezas (Dopagem)
- Deformação Plástica
EFEITO DA TEMPERATURA E DA ESTRUTURA
DO MATERIAL NA RESISTIVIDADE
ESTRUTURA PERFEITA A
BAIXA TEMPERATURA
MOVIMENTO DOS ELÉTRONS A MAIS
ALTA TEMPERATURA
MOVIMENTO DOS ELÉTRONS
EM UMA ESTRUTURA COM IMPUREZAS
Metais: Condutores (ôhmicos ou não ôhmicos)
Cerâmicas e polímeros: Na maior parte dos casos são
isolantes a temperatura ambiente. o aumento da
temperatura esses materiais podem apresentar
características semelhantes ou melhores que os
semicondutores.
Cerâmicas supercondutoras
Supercondutividade a baixa temperatura
**Levitação sob ação de campo magnético
É uma propriedade física. De característica intrínseca de certos materiais, quando resfriados a temperaturas extremamente baixas, tendem a conduzir corrente elétrica sem resistência nem perdas. Como esses materiais não possuem resistência elétrica, o que significa que os elétrons podem se deslocar livremente através deles, eles podem transmitir grandes quantidades de corrente elétrica por longos períodos sem perder energia na forma de calor. Foi comprovado que malhas de fios supercondutores podem transmitir correntes elétricas por centenas de anos sem nenhuma perda considerável. Essa propriedade tem implicações para a transmissão de energia elétrica, se as linhas de transmissão puderem ser feitas de cerâmicas supercondutoras, e para dispositivos de armazenamento de energia elétrica.
Poliacetileno
• O poliacetileno é o primeiro polímero condutor de corrente elétrica. Esse polímero tem baixa densidade, "não enferruja" e pode formar lâminas finas.
• A capacidade de condução elétrica se deve à presença de duplas ligações alternadas em sua estrutura, o que permite que os elétrons fiquem deslocalizados ao longo da cadeia.