Re: Conduzione nei metalli

From: Soviet_Mario <Soviet.Mario_at_CCCP.MIR>
Date: Mon, 07 Mar 2011 11:56:11 +0100

Il 07/03/2011 11:11, Max ha scritto:
> In particolare ho un dubbio: affinch� ci sia conduzione � importante che
> o nella banda di valenza oppure in quella di conduzione(o in entrambe)
> ci siano degli stati liberi nei quali si possono muovere gli
> elettroni(accelerati da un campo elettrico).

Uhm, non l'ho mai sentita dire cos� (ma sono solo un mezzo
chimico, sia chiaro).
In generale avrei detto che banda di valenza (orbitali
pieni) e banda di orbitali vuoti debbano avere
sovrapposizione (gap negativo), in modo che lo spostamento
di un elettrone dall'una all'altra possa essere un processo
spontaneo che non richiede alcun apporto energetico.

Un gap positivo (ma piccolo) porta invece a un
semiconduttore (dove per saltare "verticalmente" l'elettrone
richiede un aiutino, o termico o raggiante).

Un gap positivo e grande � tipico di un isolante.

Per salto "verticale" intendevo dire un salto di tipo
livello energetico senza alcuna relazione alla direzionalit�
spaziale del movimento dell'elettrone.

Il campo elettrico applicato (capace pure esso di indurre
scarica elettrica anche in un isolante, se abbastanza alto)
non � invece disgiungibile da una componente direzionale
spaziale (il gradiente di potenziale � sempre connesso allo
spazio, non soltanto al livello energetico).

Quindi il campo elettrico tira "orizzontalmente" diciamo.
Tuttavia, in un semiconduttore o isolante, dove gli
addensamenti elettronici sono su ciascun atomi, avvallati in
buche di potenziale, e separati dagli atomi vicini da creste
di potenziale pi� alto (per cui spostare elettroni o lacune
cosa anche energeticamente qualcosa), � evidente che il
campo elettrico esterno TIRA orizzontalmente, ma nel saltare
di buca in buca, sposta l'elettrone anche "verticalmente",
nel senso che ne incrementa l'energia quel tanto che basta
da saltare il gap.
In un metallo non ci sono valli e valichi da saltare, e
allora il campo tira solo "orizzontalmente", e genera
corrente a valori arbitrariamente piccoli di campo.
In un semiconduttore freddo e non illuminato no : c'� un
discorso di soglia minima, al di sotto del quale gli
elettroni stanno fermi nelle loro buche (forse per�
un'alternata di alta frequenza passa lo stesso per altre
questioni, che non so se si possano definire capacitive,
boh, nel senso che gli elettroni potrebbero vibrare nelle
loro buche e spostare il baricentro della densit� senza pure
saltare realmente fuori e muoversi), ma qui io parlavo di DC
non di AC

>
>
> Gli elettroni saltano da un livello all'altro tramite o energia termica
> o un campo elettrico.

BEh, spostandoli di lato, li fa passare da un atomo
all'altro. Nel mezzo, quando non sono di nessun nucleo,
hanno energia maggiore.

> Il dubbio che ho � sulla direzione di questo campo elettrico:
> un campo elettrico pi� far saltare un elettrone da un livello ad un
> altro, ma � anche responsabile della corrente.

credo di avere gi� detto il mio modestissimo punto di vista
in merito.
P.S. l'azione orizzontale cmq esiste anche per l'eccitazione
termica, ma essendo casuale non si traduce in corrente
elettrica.

>
>
> Il mio dubbio � questo: il campo per accelerare gli elettroni ad un
> livello energetico pi� alto deve avere una certa direzione, che �
> diversa da quella della corrente, no?

Eh ? Ma come fa la corrente a scorrere in direzione diversa
da quella del campo elettrico che la genera ? Stai pensando
a materiali anisotropi e a conduzione preferenziale ? Che
so, nanotubi orientati sbiechi rispetto al campo ? Se il
materiale � isotropo e omogeneo, la corrente segue la
direzione del campo paro paro. O mi sbaglio ?

>
> Questa deve scorrere trasversalmente al reticolo di atomi, mentre per
> aumentare il livello energetico di un elettrone attorno al nucleo di un
> singolo atomo servirebbe un campo elettrico che li allontana dal nucleo,
> no?

Uhm ... non ti seguo pi�. L'accenno al reticolo mi fa
supporre che forse ti riferisci all'anisotropia del
materiale, e salvo casi eclatanti (tipo grafite, conduttori
unidimensionali, non so discutere il caso di reticoli
cristallini standard, per quanto probabilmente sono
anisotropi pure essi ... ma nei materiali reali � cos� raro
avere monocristalli ideali.

>
>
> Perdonatemi le imprecisioni,

anche tu perdona le mie, che di MQ non so una emerita cippa
:) E' pi� per ragionare insieme che non per dare una
risposta completa. Magari trovando le risposte alle mie
imprecisioni capirai pure qualcosa dei tuoi dubbi, boh. Spero

> mi rendo conto che questo argomento �
> oggetto di studi pi� avanzati(meccanica quantistica) di quelli che sto
> facendo io(appena un accenno intuitivo alla fine di un corso di Fisica 2
> da 6 crediti), ma mi basta avere un'idea generale sui concetti e stop.
ciao
Soviet

>
> Grazie.
Received on Mon Mar 07 2011 - 11:56:11 CET