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• fabian cañizares

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Materiales Conductores Los materiales conductores son aquellos que ofrecen poca resistencia al paso de la electricidad, por lo que se transforman en las mejores formas de distribuir la energía en el espacio físico. Si bien todos los materiales permiten la conducción de corriente eléctrica en algún grado, la diferencia se percibe en la efectividad que presentan para transportar energía. Se reconocen como conductores a aquellos que mejor lo hacen, mientras que por el contrario serán aislantes los materiales que no dejen pasar la electricidad. Existe un nivel medio entre ambos constituido por los materiales semiconductores, que se comportan como aislantes en ciertas circunstancias pero su conductividad puede alterarse de acuerdo a las condiciones en las que se encuentre. Químicamente, el proceso que ocurre con los materiales conductores es que algunos electrones pasan libremente de un átomo a otro por un proceso de diferencia de potencial entre los extremos del conductor. Precisamente este movimiento de los electrones es la corriente eléctrica. Los conductores, entonces, son los que cuentan con un gran número de electrones libres que se mueven a través del material, transmitiendo con mayor facilidad la carga de un objeto a otro. Para describir estos materiales, en muchas ocasiones se realiza la comparación con una tubería por la que pasa un fuerte caudal de agua. Los mecanismos de conductividad no son idénticos en los tres estados de la materia. En el caso de los líquidos, la conductividad se relaciona con la presencia de sales en solución, al tiempo que en los sólidos la conductividad tiene que ver con las bandas de valencia y la formación de una nube de electrones. Tipos de conductores De acuerdo a la forma en la que se realiza y fundamenta la conducción, los materiales de este tipo suelen clasificarse de la siguiente manera:

Conductores metálicos: Son los que tienen una conducción electrónica, pues los portadores de las cargas son electrones libres. Esto ocurre precisamente porque a este grupo pertenecen los metales y las aleaciones. Conductores electrolíticos: Son los que tienen una conducción de tipo iónica, en donde las sustancias se disocian total o parcialmente formando iones positivos o negativos, que son los portadores de cargas. Aquí el paso de la corriente eléctrica se produce en consonancia con un desplazamiento de materia y con una reacción química. Materiales conductores gaseosos: Son aquellos gases que han sido ionizados, y con ello han adquirido la capacidad de conducir la electricidad. Si bien no se utilizan con frecuencia, el aire es un gas y es un gran conductor de la electricidad, lo que se evidencia en los rayos y las descargas eléctricas de ese tipo.

¿Cómo se mide la conducción de electricidad? La medición de la conductividad eléctrica se realiza con las caras opuestas de un cubo de 1 centímetro de una solución acuosa a una temperatura específica. Con esa solución se tiene el conductor eléctrico, y se arriba a la unidad de medida característica de la conductividad, el Siemens/cm (S/cm). En este contexto, la siguiente lista incluirá ejemplos de materiales típicamente conductores de la electricidad. Ejemplos de materiales conductores Plata pura (*)

Galio

Cobre endurecido (**)

Níquel

Aluminio

Grafito

Zinc puro

Tantalio

Bronce con fósforo

Bronce

Níquel

Acero

Latón

Metal galvanizado

Wolframio

Hierro

Hierro colado

Cobre

Oro

Aire ionizado

(*) Plata Pura: Elemento conocido por ser el mejor conductor de la electricidad. (**) Cobre endurecido: Si bien no tan efectivo como la plata, más económico y por tanto más utilizado.

MATERIALES SEMICONDUCTORES La conductividad se refiere a la capacidad de un material o sustancia para dejar pasar libremente la corriente eléctrica. La conductividad de un material depende de su estructura atómica y molecular. Un material es conductor cuando, al entrar en contacto con un cuerpo cargado de electricidad, la electricidad se transmite a todos los puntos de su superficie. Los mejores conductores eléctricos son los metales. Un material es aislante cuando tiene escasa conductividad eléctrica. Esto se debe a la barrera potencial que existe entre las bandas de valencia y la conducción, lo cual dificulta la presencia de electrones libres. Un material es semiconductor cuando se comporta o bien como conductor o bien como aislante, según el campo eléctrico en el que se encuentre. No es tan buen conductor como un metal, pero

no es aislante. Bajo determinadas condiciones los elementos conductores permiten la circulación de corriente eléctrica en un único sentido.

Tipos de semiconductores según su pureza Semiconductores intrínsecos: Cuando un material es semiconductor intrínseco es capaz de transmitir electricidad en estado puro, es decir, sin impurezas ni átomos de otro tipo en su estructura. Semiconductores extrínsecos: Se diferencia del semiconductor intrínseco porque contiene un pequeño porcentaje de impurezas (elemento trivalente o pentavalentes). A la estructura molecular cristalina del silicio o del germanio se le puede introducir cierta alteración para que permitan el paso de la corriente eléctrica en una sola dirección. El proceso de aplicación de impurezas se denomina “dopado”. Semiconductor tipo N: Se añade material dopante para aumentar la cantidad de electrones libres, permitiendo así la conducción de la carga eléctrica. Sin embargo, el semiconductor tipo N no es tan buen conductor como un cuerpo metálico conductor. Semiconductor tipo P: En lugar de agregarse material dopante que aumente la cantidad de electrones, se agrega al material átomos o impurezas trivalentes que, al unirse a los átomos del semiconductor, crean huecos (la falta de un electrón). Así, el material se vuelve conductor con carga positiva. Para que un semiconductor tenga mayor conductividad, además de administrar el dopaje se le puede elevar la temperatura o bien incrementar la iluminación.

Funciones       

Rectificar la corriente alterna: uniendo semiconductores de tipo n y p, el desequilibrio electrónico (entre electrones y huecos) crea un voltaje. Detectar señales de radio. Amplificar señales de corriente eléctrica. Transistores de unión bipolar: interruptores o amplificadores que funcionan en unidades de procesamiento central de computadoras. Transistores de efecto de campo: se utilizan para almacenar la información (son la memoria de las computadoras). Termistores: sensores de temperatura. Transductores de presión: la presión permite que aumente la conductividad.

Ejemplos de semiconductores Elementos:

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Cadmio: Boro: Aluminio: Galio: Indio: Germanio: Silicio: Fósforo: Arsénico: Antimonio: Azufre: Selenio: Telurio:

Metal. Metaloide Metal Metal Metal Metaloide Metaloide No metal Metaloide Metaloide No metal No metal Metaloide

Orgánicos:     

Antraceno Naftaleno Ftalocianinas Hidrocarburos polinucleares Polímeros

MATERIALES AISLANTES

Los materiales aislantes son aquellos que se caracterizan por ser resistentes al paso de la corriente eléctrica. En la medida que muchos tipos de elementos funcionan como buenos conductores, existirán otros que no lo hacen, siendo funcionales para otras acciones cotidianas e industriales. La fundamentación química de los materiales aislantes es que su banda de valencia es grande, es decir que en la última órbita electrónica poseen una cantidad de entre cinco y siete electrones, lo que impide cederlos. Esta cesión es la que fundamenta la capacidad de conducir la electricidad, por lo que su ausencia hace que se trate de un elemento aislante. La condición de aislante de un material no hace que no deje pasar nada de electricidad, pero los electrones que pasan lo hacen con una fuerza 2,5*1024 veces menor que en el caso de los buenos conductores eléctricos, como la plata o el cobre.

Debe decirse, por otra parte, que existen algunos materiales que son aislantes pero sólo bajo ciertas condiciones. Esto sucede, por ejemplo, con el aire que es aislante a temperatura ambiente pero en otras condiciones de frecuencia de señal, podrá eventualmente convertirse en un material conductor. El agua, tomada habitualmente como conductor, en ocasiones pasa a ser aislante. Es habitual que los materiales aislantes se utilicen para evitar el contacto de dos partes conductoras entre sí, o bien para proteger a las personas frente a las tensiones eléctricas: se destacan aquí los protectores para niños que se colocan generalmente en los enchufes, atento el riesgo de la exposición de los dedos a la corriente. Los materiales aislantes pueden pertenecer a dos grandes grupos, que son los inorgánicos y los orgánicos. Dentro de los primeros se encuentran todos los que antiguamente se desempeñaban como fundamentales en los comienzo de la electrotécnica: el mármol es un ejemplo, casi no aplicado en la actualidad. Los aislantes cerámicos, sin embargo, son un grupo muy grande de sustancias que tienen una funcionalidad diferente para cada caso. Los aislantes que no pertenecen a la categoría de los inorgánicos son los orgánicos, que podrán ser naturales como artificiales, limitando este grupo a los plásticos sintéticos, uno de los aislantes que se utilizan con mayor frecuencia.

Ejemplos de Materiales Aislantes La siguiente lista incluirá varias sustancias aislantes, acompañadas, en algunos casos, de la funcionalidad que estos tienen conforme a los dos propósitos vistos:  

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Madera: Conductora por tener sales y humedad. Utilizada frecuentemente en diferentes estructuras y postes. Silicato: Material aislante, presente fundamentalmente en aisladores. Puede venir como silicato alumínico (en porcelana dura) o como silicato magnésico (en esteatita o forsterita). En el primer caso es un buen soporte para conductores de caldeo. Arcilla expandida: Se obtiene a partir de la arcilla natural, y se utiliza como agregado en morteros y hormigones, mejorando la capacidad aislante en diferentes sectores de la construcción. Cerámicas de óxidos: Funcional para aislamiento de bujías, o bien para ser utilizado a altas temperaturas. Vidrio: aislante de corta y mediana tensión, que no absorbe la humedad pero está propenso a golpes y roturas. Corcho: Material ligero de poco peso y densidad, lo que permite colocar varias capas mejorando la eficacia del corcho. Es también un aislante muy impermeable. Goma: La flexibilidad de la goma le da una funcionalidad muy grande, pues suele soportar una gran cantidad de deformaciones sin romperse, llegando nuevamente a la forma primitiva. La goma espuma también es un material aislante, que a la vez funciona como aislante de sonido. Cerámica: Buen aislante con una baja absorción de humedad y con gran resistencia al impacto. Se utiliza con frecuencia en la industria electrotécnica.

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Óxido de aluminio: Utilizado para piezas aislantes a prueba de fuego, y para aislamiento de bujías. Plástico: Uno de los mejores aislantes, pues la estrechez de la unión de sus partículas hace que sea casi imposible que se liberen electrones.

Fuente: https://www.ejemplos.co/10-ejemplos-de-materiales-aislantes/#ixzz5PK4AHLdF Fuente: https://www.ejemplos.co/15-ejemplos-de-materiales-semiconductores/#ixzz5PJvM8OOV Fuente: https://www.ejemplos.co/20-ejemplos-de-materiales-conductores/#ixzz5PJssRbtf