Noções do Fenômeno de Transporte em Meios do Estado Sólido

II.1 – Noções do Fenômeno de Transporte em Meios do Estado Sólido

Sendo os elétrons portadores da carga elementar g, de cujo movimento tem origem o fenômeno de transporte chamado corrente elétrica, somente átomos portando elétrons em bandas de energia cuja população está fracamente ligada ao núcleo guardarão as propriedades de bons condutores de eletricidade. O fenômeno de condução elétrica em materiais no estado sólido é o movimento dos portadores de carga “acelerados” por uma excitação externa. Como a energia associada ao fenômeno terá um comprimento de onda e freqüência intrínsecas, para cada portador de carga teremos ondas materiais se propagando no meio condutor.

Através da rápida revisão de alguns conceitos e parâmetros da estrutura atômica, demonstra-se ser o átomo um relativo “vazio”. Dessa forma, se tivermos uma rede cristalina perfeita, isto é, com todos os átomos constituintes em seus devidos lugares e isenta de demais defeitos, numa temperatura tal que o movimento dos átomos em torno de suas posições de equilíbrio seja suficientemente pequeno; nestas condições, teríamos os portadores de carga movimentando-se livremente através da rede, sem que esta lhes oferecesse qualquer resistência. É como se define resistência elétrica nula: um cristal perfeito na temperatura do zero absoluto, ou seja, à temperatura em que os átomos estão vibrando apenas com a amplitude e freqüência características do ponto zero, o cristal perfeito tem resistência nula. Assim, um material nestas condições seria transparente ao movimento de cargas eletrônicas.

Por outro lado, a presença de defeitos comuns nos materiais como lacunas, átomos intersticiais e de impurezas, deslocações bem como a vibração dos átomos em torno das suas posições na rede, que aumentam com a temperatura, torna-se obstáculo ao movimento das cargas, pois, a interação dessas com as imperfeições fazem com que a propagação deixe de ser infinita para ser finita; isto é, os portadores de carga passam a ter um caminho livre médio. Em outras palavras, dentro de um meio hipotético ideal, onde os portadores de carga teriam livre trânsito, na realidade, existe todo um universo de defeitos de dimensões finitas a se opor ao movimento dos portadores que os enxergam como obstáculos. Figurativamente, deixa o material de ser transparente para ser um meio resistente e, ao colocarmos o portador como observador, deixa o material de ser um vazio não observável para ser um universo de corpos de toda uma gama de imperfeições que se distribuem num imenso “vazio”. Algo como a figura abaixo.