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.