1. Struttura atomica:
* Numero di elettroni gratuiti: I materiali con elettroni liberamente legati (ad es. Metals) hanno più elettroni gratuiti disponibili per il trasporto. Questi elettroni possono facilmente passare da un atomo all'altro, creando una corrente.
* Spaziatura atomica: Nei conduttori, gli atomi sono strettamente distanziati, consentendo il salto di elettroni più facile. Gli isolanti hanno una spaziatura più ampia, rendendo più difficile la muoversi degli elettroni.
2. Struttura della banda:
* bande di conduzione e valenza: Nei solidi, gli elettroni occupano livelli di energia chiamati bande. La banda di conduzione contiene elettroni liberi, mentre la banda di valenza contiene elettroni legati. Il divario tra queste bande determina la conducibilità del materiale:
* Conduttori: Avere bande di conduzione e valenza sovrapposte, consentendo agli elettroni di spostarsi facilmente alla banda di conduzione e contribuire alla corrente.
* Insulatori: Avere un grande divario tra le bande, che richiede molta energia per eccitare gli elettroni per la banda di conduzione.
* Semiconductors: Avere un divario più piccolo degli isolanti, consentendo ad alcuni elettroni di spostarsi nella banda di conduzione in condizioni specifiche, rendendoli parzialmente conduttivi.
3. Temperatura:
* Aumento della temperatura: Per i metalli, l'aumento della temperatura aumenta le vibrazioni degli atomi, rendendo più difficile per gli elettroni muoversi liberamente, portando a una conducibilità inferiore.
* Aumento della temperatura: Per i semiconduttori, l'aumento della temperatura eccita più elettroni per la banda di conduzione, aumentando la conducibilità.
4. Impurità e difetti:
* Impurità: Gli atomi stranieri in un materiale possono fungere da centri di dispersione per gli elettroni, ostacolando il loro movimento e riducendo la conducibilità.
* Difetti: Le imperfezioni nella struttura cristallina di un materiale possono anche ostruire il flusso di elettroni, influendo conducibilità.
Esempi:
* metalli (buoni conduttori): Silver, rame, oro hanno molti elettroni liberi e bassa resistenza, rendendoli conduttori eccellenti.
* Insulatori (conduttori poveri): Vetro, gomma, plastica hanno elettroni strettamente legati e elevata resistenza, rendendoli poveri conduttori.
* Semiconductors (conduttori intermedi): Il silicio, il germanio ha una conducibilità moderata, controllata dal doping con impurità per alterare le loro strutture di banda.
In sintesi: La capacità di un materiale di condurre elettricità è determinata dalla sua struttura atomica, struttura a banda, temperatura e presenza di impurità o difetti. Questi fattori influenzano la disponibilità e il movimento degli elettroni liberi, determinando in definitiva la conduttività del materiale.
