Los metales conducen, según la teoría de bandas debido a que no hay separación entre las bandas de valencia y las bandas de conducción, en cambio en los aislantes estas bandas están separadas y necesitan tener un exceso de energía para conducir. Los polímeros que naturalmente son aislantes, gracias a la interacción de enlaces alternantes sencillos y dobles se crea un espacio entre las bandas "Homo" y "Lumo", es decir, entre la banda de valencia y de conducción.
Por medio del dopaje, se logra la creación de portadores "libres" que actúan ya sea en oxidación o en reducción. Se forman radicales cationes o aniones.
La tarea del agente de dopaje es añadir o eliminar electrones en la cadena de polímero por medio de una reacción de tipo redox.
Igual que en los semiconductores tradicionales, se puede hablar de dopajes n y p, donde P es un dopaje oxidativo y n es uno reductivo.
Con el dopaje se logran establecer niveles de energía intermedios permisibles entre las bandas, donde los radicales, cationes o aniones permiten el flujo de electrones.
Si el radical es neutral, entonces se llama solitón neutral, sin embargo son también posibles cargas localizadas sin radical, estas son llamadas solitón positivo (catión) y solitón negativo (anión).
La conductividad eléctrica en polímeros se relaciona según la siguiente ecuación: donde:
n: Densidad de carga de los portadores (agujeros / electrones)
e: Carga de los portadores
μ: Mobilidad de carga de los portadores
Las características del transporte de cargas se ven afectadas por los efectos de desorden, de manera que la mayor entropía produce menor conducción, sin embargo producir un polímero completamente ordenado es imposible, por lo menos a corto plazo, debido a los procesos de relajación. Por ejemplo, el poli(3-alquil tiofeno) incrementa su conductividad de 10-5 a 10-2 cm2/Vs cuando las moléculas se ordenan.
Mientras que los metales y los semiconductores convencionales decrementan su conductividad al aumentar la temperatura, los polímeros incrementan su conductividad al aumentar la temperatura. Esto se debe a que se alcanza la energía necesaria para lograr la delocalización de las cargas y es muy fácil para ellas intercambiarse entre segmentos de la cadena.
Ejemplos de polímeros que se utilizan como semiconductores:
Maria Linarez 19881179
secc1 EES
No hay comentarios:
Publicar un comentario