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La conducibilità elettrica dei metalli e il ruolo dei semiconduttori sono essenziali nell'elettronica moderna. I metalli, grazie alla sovrapposizione delle bande energetiche, permettono un facile movimento degli elettroni. I semiconduttori, come il silicio, modulano la conduttività con la temperatura e il drogaggio, essendo vitali per dispositivi come diodi e transistor.
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La configurazione elettronica dei metalli, come il magnesio con una configurazione [Ne]3s2, è fondamentale per la loro eccellente conducibilità elettrica
Sovrapposizione degli orbitali esterni
Nel reticolo cristallino metallico, gli orbitali esterni degli atomi si sovrappongono, formando bande energetiche che permettono agli elettroni di muoversi liberamente e contribuire alla conduzione elettrica
Struttura metallica come reticolo di ioni positivi e "mare" di elettroni delocalizzati
La struttura metallica è descritta come un reticolo di ioni positivi circondati da un "mare" di elettroni delocalizzati, che conferisce ai metalli proprietà come la malleabilità e la duttilità
La differenza nella separazione energetica tra la banda di valenza e la banda di conduzione determina la conducibilità dei materiali, con i metalli che presentano una bassa separazione e gli isolanti una separazione elevata
Conducibilità dei metalli
I metalli presentano una buona conducibilità grazie alla sovrapposizione delle bande energetiche e alla presenza di elettroni liberi nella banda di conduzione
Conducibilità degli isolanti
Gli isolanti, come il vetro e il legno, presentano una bassa conducibilità a causa della loro ampia separazione energetica tra le bande di valenza e di conduzione
Conducibilità dei semiconduttori
I semiconduttori, come il silicio e il germanio, presentano una conducibilità intermedia, che può essere aumentata attraverso il drogaggio
I semiconduttori, come il silicio e il germanio, possono essere drogati per aumentare la loro conducibilità e sono fondamentali nell'industria elettronica moderna
Drogaggio con atomi trivalenti e pentavalenti
Il drogaggio di un semiconduttore con atomi trivalenti o pentavalenti permette di aumentare la quantità di portatori di carica, sia elettroni che lacune, e di modulare la conducibilità del materiale
La giunzione pn, ottenuta dall'unione di un semiconduttore di tipo p con uno di tipo n, è fondamentale per dispositivi elettronici come diodi e transistor
La polarizzazione di una giunzione pn influisce sul comportamento della corrente elettrica che la attraversa, con la polarizzazione inversa che limita la corrente e la polarizzazione diretta che la aumenta
Trasistor e diodi
La giunzione pn è alla base di dispositivi elettronici come transistor e diodi, che sfruttano l'effetto della polarizzazione per funzionare come interruttori o amplificatori
Celle solari
Le celle solari utilizzano la giunzione pn per convertire l'energia solare in elettricità, sfruttando l'effetto della polarizzazione per generare una corrente elettrica
00
Configurazione elettronica del magnesio
[Ne]3s2, due elettroni nell'orbitale più esterno partecipano alla conduzione.
01
Struttura del reticolo cristallino metallico
Atomi disposti con sovrapposizione orbitali esterni, formazione bande energetiche.
02
Proprietà fisiche dei metalli: malleabilità e duttilità
Ioni positivi in reticolo con mare di elettroni delocalizzati, permettono deformazione senza rottura.
