CONDUCTORES, AISLANTES Y SEMICONDUCTORES
CONDUCTORES:
Características generales:Los conductores eléctricos son hilos de metal (cobre o aluminio) que se utilizan para conducir la corriente eléctrica.
Los conductores se utilizan en:- Instalaciones eléctricas en general (vivienda, industria, comercio, etc.)- Instalaciones eléctricas de automoviles, Construcción de bobinas
Los tipos de conductores más utilizados son: alambres, cables, cordones, conductores con cubierta protectora.
Alambres:
Los alambres son conductores construidos con un solo hilo de metal y puede estar desnudo o revestido (ver el siguiente diagrama) por una o más capas de material aislante.
Dependiendo del aislante, el alambre se utiliza en bobinados o en instalaciones eléctricas
Alambre para bobinados: Este tipo de alambre esta recubierto por esmaltes especiales, seda o algodón
Alambre para instalaciones eléctricas: Este tipo de alambre esta cubierto de plástico o goma.
Cables:
Los cables son un conjunto retorcido de alambres no aisldados entre si y pueden ser desnudos o revestidos (ver el siguiente diagrama) por una o varias capas de aislante. Estos aislante son de tela, goma o plástico.
Los cables son generalmento utilizados en instalaciones eléctricas de todo tipo e instalaciones automotrices
Los hilos son de cobre blando o endurecido y también de aluminio
Algunos alambres de cobre pueden estar estañados, para evitar la oxidación y facilitar la soldadura.
Al aplicar un campo eléctrico o aumentar la temperatura del conductor los electrones adquieren la suficiente energía para pasar a la banda de conducción. Por otro lado, un aumente de la temperatura para facilitar el salto de los electrones y, por tanto, aumentar la conductividad, también produce un incremente en la agitación térmica de átomos y electrones aumentando los choques entre éstos, y, por tanto, aumentando la resistividad del material.
En general un buen conductor se caracteriza por poseer una densidad alta de portadores de carga y muchos niveles ocupados en la banda de conducción.
AISLANTES:
Un aislante eléctrico es un material con escasa capacidad de conducion de la electricidad, utilizado para separar conductores eléctricos evitando un cortocircuito y para mantener alejadas del usuario determinadas partes de los sistemas eléctricos que de tocarse accidentalmente cuando se encuentran en tensión pueden producir una descarga. Los más frecuentemente utilizados son los materiales plásticos y las cerámicas. Las piezas empleadas en torres de alta tensión empleadas para sostener o sujetar los cables eléctricos sin que éstos entren en contacto con la estructura metálica de las torres se denominan aisladores. Un aislante eléctrico es un material con escasa capacidad de conducción de la electricidad, utilizado para separar conductores eléctricos evitando un cortocircuito y para mantener alejadas del usuario determinadas partes de los sistemas eléctricos que de tocarse accidentalmente cuando se encuentran en tensión pueden producir una descarga. Los más frecuentemente utilizados son los materiales plásticos y las cerámicas. Las piezas empleadas en torres de alta tensión empleadas para sostener o sujetar los cables eléctricos sin que éstos entren en contacto con la estructura metálica de las torres se denominan aisladores.
Es perfecto para las aplicaciones eléctricas y sería aun mas perfecto si fuera absolutamente no conductor, pero claro ese tipo de material no existe. Los materiales empleados como aislantes siempre conducen algo la electricidad, pero presentan una resistencia al paso de corriente eléctrica hasta 2,5 × 1024 veces mayor que la de los buenos conductores eléctricos como la plata o el cobre. Un buen aislante apenas poseen electrones permitiendo así el flujo continuo y rápido de las cargas.
En los circuitos eléctricos normales suelen usarse plásticos como revestimiento aislante para los cables. Los cables muy finos, como los empleados en las bobinas (por ejemplo, en un transformador), pueden aislarse con una capa delgada de barniz. El aislamiento interno de los equipos eléctricos puede efectuarse con mica o mediante fibras de vidrio con un aglutinador plástico. En los equipos electrónicos y transformadores se emplea en ocasiones un papel especial para aplicaciones eléctricas. Las líneas de alta tensión se aislan con vidrio, porcelana u otro material cerámico.
La elección del material aislante suele venir determinada por la aplicación. El polietileno y poliestireno se emplean en instalaciones de alta frecuencia, y el mylar se emplea en condensadores eléctricos. También hay que seleccionar los aislantes según la temperatura máxima que deban resistir. El teflón se emplea para temperaturas altas, entre 175 y 230 ºC. Las condiciones mecánicas o químicas adversas pueden exigir otros materiales. El nylon tiene una excelente resistencia a la abrasión, y el neopreno, la goma de silicona, los poliésteres de poxy y los poliuretanos pueden proteger contra los productos químicos y la humedad.
En los circuitos eléctricos normales suelen usarse plásticos como revestimiento aislante para los cables. Los cables muy finos, como los empleados en las bobinas (por ejemplo, en un transformador), pueden aislarse con una capa delgada de barniz. El aislamiento interno de los equipos eléctricos puede efectuarse con mica o mediante fibras de vidrio con un aglutinador plástico. En los equipos electrónicos y transformadores se emplea en ocasiones un papel especial para aplicaciones eléctricas. Las líneas de alta tensión se aislan con vidrio, porcelana u otro material cerámico.
La elección del material aislante suele venir determinada por la aplicación. El polietileno y poliestireno se emplean en instalaciones de alta frecuencia, y el mylar se emplea en condensadores eléctricos. También hay que seleccionar los aislantes según la temperatura máxima que deban resistir. El teflón se emplea para temperaturas altas, entre 175 y 230 ºC. Las condiciones mecánicas o químicas adversas pueden exigir otros materiales. El nylon tiene una excelente resistencia a la abrasión, y el neopreno, la goma de silicona, los poliésteres de poxy y los poliuretanos pueden proteger contra los productos químicos y la humedad.
SEMICONDUCTORES:
Un semiconductor el cual no es más que un material ya sea sólido o liquido con una resistividad intermedia entre la de un conductor y la de un aislador.
Gracias a los semiconductores la tecnología del estado sólido a sido reemplazada por completo a los tubos al vació, estos materiales están formados por electrones externos de un átomo, y los cuales son conocidos como electrones de valencia.
Existen dos tipos de semiconductores los de tipo N y los de tipo P y la unión de estos dos formando así un tercero llamado unión PN.
Gracias a los semiconductores la tecnología del estado sólido a sido reemplazada por completo a los tubos al vació, estos materiales están formados por electrones externos de un átomo, y los cuales son conocidos como electrones de valencia.
Existen dos tipos de semiconductores los de tipo N y los de tipo P y la unión de estos dos formando así un tercero llamado unión PN.
SEMICONDUCTOR TIPO N:
Este tipo de semiconductor trata de emparejar los materiales con respecto a sus cargas y lo realiza con enlace de impurezas a ambos materiales. Por lo tanto, la impureza puede donar cargas con carga negativa al cristal, lo cual nos explica el nombre de tipo N (por negativo).
El material semiconductor de tipo N comercial se fabrica añadiendo a un cristal de silicio pequeñas cantidades controladas de una impureza seleccionada. A estas impurezas también se les llama contaminantes, claro así se le llaman a las impurezas que se agregan intencionalmente. Los contaminantes de tipo N mas comunes son el fósforo, arsénico y antimonio. A estos semiconductores se les conoce también como donadores, y como este nombre lo indica estos semiconductores pasas cargas a el material que le hace falta para así poder emparejar este material, y es por eso que se les conoce mayormente como donadores.
Este tipo de semiconductor trata de emparejar los materiales con respecto a sus cargas y lo realiza con enlace de impurezas a ambos materiales. Por lo tanto, la impureza puede donar cargas con carga negativa al cristal, lo cual nos explica el nombre de tipo N (por negativo).
El material semiconductor de tipo N comercial se fabrica añadiendo a un cristal de silicio pequeñas cantidades controladas de una impureza seleccionada. A estas impurezas también se les llama contaminantes, claro así se le llaman a las impurezas que se agregan intencionalmente. Los contaminantes de tipo N mas comunes son el fósforo, arsénico y antimonio. A estos semiconductores se les conoce también como donadores, y como este nombre lo indica estos semiconductores pasas cargas a el material que le hace falta para así poder emparejar este material, y es por eso que se les conoce mayormente como donadores.
SEMICONDUCTOR TIPO P:
El semiconductor tipo P se produce también comercialmente por el proceso de contaminación, en este caso el contaminante tiene una carga menos que el semiconductor tipo N, entre los mas comunes podemos encontrar el aluminio, boro, galio y el indio. Conocidos como aceptores el cual contiene espacios y necesita que sean llenados para emparejar el material.
El semiconductor tipo P se produce también comercialmente por el proceso de contaminación, en este caso el contaminante tiene una carga menos que el semiconductor tipo N, entre los mas comunes podemos encontrar el aluminio, boro, galio y el indio. Conocidos como aceptores el cual contiene espacios y necesita que sean llenados para emparejar el material.
SEMICONDUCTOR UNION PN:
Al combinar los materiales de tipo P y N se obtienen datos y cosas muy curiosas pero lo mas importante y relevante es la formación del tipo unión PN. Una unión se compone de tres regiones semiconductoras, la región tipo P, una región de agotamiento y la región tipo N.
La región de agotamiento se forma al unir estos dos materiales y aquí es donde los átomos que le sobran al tipo N pasan a llenar los espacios que deja el tipo P así complementándose uno con otro. Lo mas importante de la unión es su capacidad para pasar corriente en una sola dirección.
Al combinar los materiales de tipo P y N se obtienen datos y cosas muy curiosas pero lo mas importante y relevante es la formación del tipo unión PN. Una unión se compone de tres regiones semiconductoras, la región tipo P, una región de agotamiento y la región tipo N.
La región de agotamiento se forma al unir estos dos materiales y aquí es donde los átomos que le sobran al tipo N pasan a llenar los espacios que deja el tipo P así complementándose uno con otro. Lo mas importante de la unión es su capacidad para pasar corriente en una sola dirección.
CONCLUSIONES:
*Un conductor es un material a través del cual se transfiere fácilmente la carga.
*Un aislante es un material que se resiste al flujo de carga.
*Un semiconductor es un material intermedio en su capacidad para transportar carga.
*Un semiconductor tipo N contiene impurezas donadoras y electrones libres.
*Un semiconductor tipo P esta formado por átomos aceptores y por huecos faltantes de electrones.
