Modelo da Matéria por Bandas de Energia

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Modelo da Matéria por Bandas de Energia:

1.2.2) BANDAS DE ENERGIA E CLASSIFICAÇÃO ELÉTRICA DOS MATERIAIS
Como visto anteriormente, átomos isolados absorvem e emitem radiação eletromagnética em um espectro bem definido (Figura 1.4-a) e pode-se então conceber um modelo de átomo com base no conceito de níveis de energia (Figura 1.4-b). De modo similar, em práticas experimentais observa-se que a matéria também absorve e emite um espectro de radiação de forma discreta, porém esta apresenta amplas “faixas” de comprimentos de onda bem próximos entre si (Figura 1.5-a). Desse modo, pode-se inferir que elétrons presentes em um meio material podem se deslocar por combinações de diferenças de energia entre um grande número de níveis permitidos bem próximos entre si.
Esta observação sugere então que, para respeitar o Princípio da Exclusão de Pauli (apenas dois elétrons de spins contrários por orbital), a matéria comporta-se como se, ao agrupar seus átomos para estabelecer sua estrutura atômica, cada nível de energia dos átomos se “expandisse” para formar faixas de energia contendo subníveis permitidos muito próximos entre si, chamadas bandas de energia (Figura 1.5-b). Entre estas faixas, no entanto, ocorrem ainda regiões
com infinitos níveis de energia não permitidos (Figura 1.5-b), vindo a ser denominadas de bandas proibidas (BP).
Para estudos de fenômenos e propriedades dos materiais, tem-se que apenas as duas últimas bandas de energia permitidas, e a respectiva banda proibida entre as mesmas, apresentam aspectos de interesse (Figura 1.5-b), a saber:
 Banda de valência (BV): assim chamada por conter os elétrons de valência dos átomos constituintes da matéria,
que são, desse modo, os últimos elétrons dos átomos. Estes elétrons, por terem mais energia que os presentes em
bandas abaixo, podem ser mais facilmente excitados por alguma forma de energia e ocupar a banda acima.
 Banda de condução (BC): assim chamada por conter níveis totalmente desocupados e, caso elétrons excitados da
BV vierem a ocupar esta banda, estes adquirem grande liberdade de movimento e podem ser facilmente acelerados
por campos elétricos aplicados ao material, de modo a constituírem correntes elétricas. Desse modo, estes elétrons
comportam-se como portadores de carga com grande liberdade de movimento, denominados elétrons livres.
 Gap de energia: banda proibida situada entre a BV e BC, denominada particularmente por EG (energia do gap

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