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condutores e semicondutores tunelamento poços e fios quanticos
Soluções para a tarefa
Resposta:
OBS: São efeitos com origens diferentes.
Explicação:
Os mais básicos são os poços de potenciais e o tunelamento quântico:
Partículas leves são mais facilmente sujeitas aos efeitos quânticos então vamos utilizar elétrons como exemplo.
A principal ideia da física quântica é que partículas com massa também estão sujeitas a se comportarem como onda, chamamos de ondas de matéria e são descritas pela função de onda.
O jeito mais simples de encontrarmos a função de onda de uma partícula não relativística é através da equação de Schrödinger. Essa equação considera o comportamento da partícula quando ela está sujeita a um campo Vetorial onde está definido um potencial. Ou seja, A partícula sofre influência de agentes externos.
Dependendo desse potencial (que pode ser um campo elétrico, por exemplo) podemos ter alguns casos tão específicos que temos nomes pra eles, por exemplo, o poço de potencial infinito.
O poço de potencial infinito acontece quando o potencial é infinito em uma região do espaço e logo após ele é nulo e depois volta a ser infinito. Na prática o potencial não é infinito, mas ele é tão alto para a partícula que funciona muito bem.
Com a função de onda que conseguimos solucionando a equação de Schrodinger, podemos calcular a probabilidade da partícula estar em cada região do espaço. Ao fazermos isso para o Poço infinito, descobrimos que é 100% de chance de estar na região onde o potencial é nulo. Ou seja, acabamos descobrindo um jeito de aprisionar um elétron ou partícula leve.
Outro caso é o Degrau de potencial. É basicamente o oposto, duas regiões com potencial zero e entre elas uma região com potencial não nulo (geralmente alto o suficiente para uma partícula não alcançar). Segundo a física clássica, uma partícula só poderia atravessar a barreira se tivesse mais energia que ela, mas se calcularmos a probabilidade da partícula estar na região que fica depois do degrau, ela não é nula, mesmo que a energia da partícula seja menor que a do potencial.
Às vezes a partícula "passa" como se nada tivesse acontecido, isso é chamado de tunelamento quântico, como se ela tivesse passado por um túnel que atravessasse o potencial, ligando as duas regiões livres de potencial.
Sobre semicondutores: Tem a ver com a estrutura atômica. Geralmente os semicondutores são DOPADOS, não significa que eles estão chapados, e sim que nós colocamos algumas partículas de elementos diferentes no meio da estrutura dos condutores.
Pode acontecer duas coisas ao acrescentarmos partículas que não deveriam estar ali:
Ou pode "sobrar elétrons" ou faltar.
Quando sobra, o que aumenta a condução é o fato de naturalmente existir um desequilíbrio da quantidade de cargas condutoras no material.
Quando falta, existem "buracos" que os elétrons naturalmente querem preencher, assim, já existe essa tendência natural de existir corrente, diminuindo muito a resistência elétrica do material.
Sobre Supercondutores: Ao resfriarmos alguns materiais a temperaturas MUITO baixas, MUITO mesmo, estes materiais conseguem conduzir corrente com resistência praticamente nula. Mas ainda é um mistério o mecanismo de funcionamento, existindo várias teorias a respeito.