Aislantes, semiconductores y superconductores

Tecnología de los materiales - Aislantes, semiconductores y superconductores

1. INSTITUTO TECNOLÓGICO DE
CHETUMAL

Baxin López David Alberto

Materia: Tecnología de los
Materiales
AISLANTES, SEMICONDUCTORES Y SUPER
CONDUCTORES
Ingeniería Eléctrica
2
do.
Semestre Grupo “B”
Chetumal, Quintana Roo

2. INDICE
INTRODUCCIÓN .................................................................................................................................................................... 3
DESARROLLO ........................................................................................................................................................................ 4
Aislantes ........................................................................................................................................................................... 4
Semiconductores ............................................................................................................................................................... 6
Superconductores ............................................................................................................................................................. 8
CONCLUSIÓN: ..................................................................................................................................................................... 10
BIBLIOGRAFÍA ..................................................................................................................................................................... 11

3. INTRODUCCIÓN

Antes de empezar con las características de cada concepto daré breve explicación de
cómo se asentaron bases para la identificación de conductividad de cada material.
Para la determinación de la conductividad de los diferentes materiales están basados
en la teoría de bandas, que nos permiten entender los fenómenos de conductividad
eléctrica y térmica en los materiales sólidos. Teoría según la cual se describe la
estructura electrónica de un material.
Para que un material sea buen conductor de la corriente eléctrica debe haber poca
o ninguna separación entre la BC (banda de corriente) y la BV (banda de valencia), de
manera que los electrones puedan saltar entre las bandas. Cuando la separación entre
bandas sea mayor, el material se comportará como un aislante. En ocasiones, la
separación entre bandas permite el salto entre las mismas de solo algunos electrones. En
estos casos, el material se comportará como un semiconductor.
Los materiales pueden clasificarse, de acuerdo con su resistividad y conductividad, en
aislantes, conductores, semiconductores y superconductores
Aislantes: es todo material o elemento que no permite el paso de la corriente
eléctrica, ya que sus átomos no ceden ni reciben electrones.
Semiconductores: en este caso, los semiconductores cuentan con una barrera que
no deja pasar la corriente eléctrica, es necesario aplicarles un cierto voltaje para romper
esa barrera y comenzar la conducción, al dejarla pasar la corriente viajara en un solo
sentido sin poder ir en sentido contrario. El elemento más utilizado en la actualidad para
fabricar componentes semiconductores es el silicio.
Superconductores: estos son materiales que al pasar por ellos corriente eléctrica no
generan perdida de energía ni crean resistencia, incluso estando a temperatura cero.
Permiten la transferencia de energía, sin generar un gasto energético.
Teniendo ya una idea de cada concepto podemos pasar a definir más a detalle de que
consta y qué los identifica como aislantes, semiconductores y superconductores.

4. DESARROLLO
Aislantes

Es un material con escasa capacidad de conducción de
electricidad.

El comportamiento se debe a la barrera de potencial que se
establece entre las bandas de valencia y conducción que
dificulta la presencia de electrones libres capaces de conducir la
electricidad a través del material.

En consecuencia, los electrones no se pueden mover, es decir, no
existen electrones libres, y esto impide que pueda pasar la corriente
eléctrica a través del material aislante, el aislante es el que posee más
de 4 electrones en su última capa de valencia


Los materiales más usados como aislantes son: - plástico - cerámica

Función de los aislantes: Los aislantes cumplen una función muy importante en los
sistemas eléctricos, puesto que aíslan los conductores de los demás elementos que están a
otro potencial

Estructura molecular de los aislantes:

5. Aislantes en el mercado :
Teflón
Mylar
Cerámica
Losa
Plástico
Cuarzo
Vidrio
Porcelana
Madera
Mica
Hule

6. Semiconductores

Un semiconductor es una sustancia que se comporta
como conductor o como aislante dependiendo del campo
eléctrico en el que se encuentre.

Capaz de conducir la electricidad mejor que un aislante,
pero peor que un metal.

Los semiconductores, en los que el salto de energía es
pequeño, del orden de 1 eV, por lo que suministrando energía
pueden conducir la electricidad; pero, además, su conductividad
puede regularse, puesto que bastará disminuir la energía
aportada para que sea menor el número de electrones que salte
a la banda de conducción; cosa que no puede hacerse con los
metales, cuya conductividad es constante, o más propiamente,
poco variable con la temperatura.

Los elementos más usados como semiconductores son: -Germanio -Silicio

Función de los semiconductores: bajo determinadas condiciones esos mismos
elementos permiten la circulación de la corriente eléctrica en un sentido, pero no en el
sentido contrario.

Estructura molecular de los semiconductores:

7. Semiconductores en el mercado:

Diodos
Transistores
Circuitos integrados
Tiristores
Microprocesadores
Amplificadores operacionales

8. Superconductores

Los superconductores son un tipo especial de materiales que pueden conducir la
corriente eléctrica casi sin ofrecer resistencia, y, por tanto, sin que se produzca una
“pérdida” energética.

Es decir, los metales son buenos conductores, tanto
térmicos como eléctricos, pero estos se calientan al
conducir un flujo de electrones, porque los átomos del
metal vibran y chocan contra estos. Ofrecen resistencia
y se pierde energía en forma de calor. Esto no es
rentable en algunas ocasiones.

Al disminuirla temperatura, también lo hace la
resistencia del metal a la corriente eléctrica, por lo que, a
temperaturas en torno al 0 K, algunos materiales se
convierten en superconductores. Pueden ser diversos metales, si se enfrían lo suficiente
(algunas aleaciones, o, incluso, compuestos de carbono).

Cuando a un material superconductor se le enfría por debajo de su temperatura crítica, el
campo magnético no atraviesa su interior, sino que lo rodea

Los elementos más usados como superconductores son: -Niobio_estaño
-Niobio_Titanio -Hierro -Selenio

Función de los superconductores: la principal utilidad de los superconductores es la producción
de campos magnéticos muy intensos

Estructura molecular de los Superconductores:

9. Superconductores en el mercado:

Superimanes
Trenes levitados (MAGLEV)- Efecto
Meissner
Líneas de sumistro
Almacenamiento de Energía Eléctrica

10. CONCLUSIÓN:
Como conclusión tenemos que para poder identificar la clasificación de
cada material se basan en la Teoría de bandas, viendo así la resistividad de
cada elemento por medio de saltos de electrones entre las bandas de
valencia y conducción. Mientras más cerca estén las bandas más será la
conducción, mientras más alejadas más la resistividad.
El hombre ha podido ocupar esa resistencia a su favor, para la creación de
aislantes y los de mayor conducción para circuitos.
Cada clasificación tiene su funcionalidad: los aislantes pues sirven de
cubierta para conductores; los semiconductores para el flujo de corriente a
determinada condición en un solo sentido; los superconductores para un
flujo de corriente constante sin perdidas y resistividad, pero, además como
campo magnético.
En nuestra carrera de ingeniería eléctrica es muy importante tener el
conocimiento de estos conceptos e identificar su utilidad pues los veremos
constantemente entorno en nuestra vida laboral si nos desempeñamos en
este campo laboral.

11. BIBLIOGRAFÍA
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