Condutores, isolantes e semicondutores


Para entender a classificação dos elementos como condutores, isolantes e semicondutores, é preciso saber que a condutividade elétrica se estabelece pela facilidade que os elétrons contidos na última camada de cada átomo tem em passar para a partícula vizinha. Esse fenômeno chamado de função de ondas comum define a condução elétrica, que é uma das propriedades específicas dos elementos. Um teste que permite verificar claramente se determinado material é condutor, isolante ou ainda um semicondutor, é atritá-lo com um pedaço de lá e em seguida aproximá-lo de um bastão móvel de vidro positivamente eletrizado. O bastão irá se deslocar se for aproximado de um plástico, por exemplo. Com isso, consegue-se concluir que ele fica carregado em decorrência da fricção. Um metal, por sua vez, não exerce nenhum tipo de força de atração no vidro. Tal observação indica que ele não permanece eletrizado depois de sofrer o atrito. O experimento prova que as cargas que são fornecidas para o metal por causa do atrito passam a circular pelo material, saindo pelo corpo do indivíduo que o segura. Já as cargas cedidas ao plástico não são capazes de percorrer esse mesmo trajeto. Quando essas cargas se movem, é sinal de que o material tem uma boa condução elétrica. Portanto, pode-se deduzir que o plástico é um mau condutor elétrico e que o metal apresenta uma boa condução de elétrons.

Condutores, isolantes e semicondutores

Materiais condutores e isolantes

A característica que permite categorizar um elemento como bom condutor de eletricidade é o fato de seus elétrons de valência, ou seja, aqueles que se encontram na última camada atômica, terem uma fraca ligação com os átomos. Dessa forma, eles se deslocam mais facilmente quando submetidos a uma diferença de potencial.

Entre os materiais que conduzem eletricidade estão:

° Cobre;
° Alumínio;
° Ferro;
° Soluções aquosas;
° Ar seco.

Em oposição, os elementos que são maus condutores elétricos são aqueles cujos elétrons contidos na camada de valência estão intensamente ligados aos átomos. Embora seja possível encontrar diversos elementos simples que apresentem elétrons presos com rigidez ao átomo, identifica-se uma resistividade muito mais alta em substâncias que combinem elementos, como é o caso do teflon, da borracha, da mica, entre outras. Todos esses materiais citados são compostos que possuem excelente isolamento de correntes elétricas. Para ilustrar tal capacidade, basta saber que um metal, por exemplo, pode conduzir um milhão de trilhão de vezes mais eletricidade do que um isolante tipo o vidro. Ou, então, analisar que poucos centímetros de borracha para isolamento em um fio elétrico duplo comum fazem com que os elétrons fluam por vários metros ao invés de passarem diretamente para o cabo vizinho.

São exemplos de materiais isolantes:

° Borracha;
° Papel;
° Plástico;
° Vidro;
° Madeira
° Cerâmica.

A resistividade nos semicondutores

Como já foi definido, um elemento ou composto pode ser considerado condutor ou isolante, dependendo de quão intensamente os átomos que constituem o material seguram seus elétrons. Algo feito de cobre conduzirá bem a corrente elétrica, enquanto um pedaço de madeira serve com um bom isolante. No entanto, determinados materiais, como o germânio e o silício, não são bons condutores, mas também não são isolantes eficientes. Ambos elementos encontram-se no meio da tabela de resistividade elétrica, sendo condutores fracos quando em sua forma pura e tornando-se ótimos condutores quando se adicionam ou se retiram elétrons da estrutura. Só é preciso que um átomo em 10 milhões seja substituído por alguma impureza para que a mudança aconteça. Esses materiais que agem algumas vezes como condutores e outras vezes comportam-se como isolantes, recebem o nome de semicondutores. E a variação entre condutor e isolante confere a eles diversas finalidades. Camadas finas de elementos semicondutores sobrepostas formam os transistores, que são utilizados para controlar o fluxo da corrente em circuitos, bem como para perceber e amplificar sinais de rádio. Também produzem oscilações elétricas em transmissores e funcionam ainda como chaves digitais. Esses minúsculos dispositivos foram os primeiros itens elétricos em que materiais com propriedades elétricas distintas não foram ligados por fios, mas unidos fisicamente numa única estrutura. Eles demandam pouca potência e, se usados corretamente, têm uma longa vida útil.

Um semicondutor também será capaz de conduzir eletricidade quando uma luz de cor apropriada incidir sobre o material. Por exemplo, uma placa de selênio puro normalmente faz um bom isolamento. Ou seja, qualquer carga elétrica que for projetada sobre sua superfície permanecerá por ali por um extenso período, desde que o ambiente esteja escuro. Se o selênio for exposto à luz, a carga elétrica escapará para fora da placa com rapidamente. Agora, se essa placa de selênio carregada for exposta a um padrão luminoso, a carga se soltará apenas das partes expostas à luz. Da mesma forma, caso um pó de plástico preto seja depositado sobre ela, ele irá aderir somente nas áreas carregadas, isto é, onde a placa não sofreu ação da luz. Se uma folha de papel com uma carga elétrica sobre seu verso for posicionada em cima da placa, o pó preto de plástico transferirá o padrão luminoso para o papel. Bastaria, então, aquecer a placa para derreter e fundir o plástico com o papel para se obter o que conhecemos como fotocópia ou xerox.