CONDUCTORES, SEMICONDUCTORES Y ASILANTES
Existen dos enfoques, basados en la teoría de bandas, que nos permiten entender los fenómenos de conductividad eléctrica y térmica en los materiales sólidos. Estos enfoques son capaces de explicar, por ejemplo, las diferencias tan enormes en las resistividades eléctricas de tales materiales.
Teorías de materiales
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Teoría de F. Bloch (1928), la cual establece que los electrones de valencia en un metal se encuentran sujetos a un potencial no constante (periódico) y cuya periodicidad es impuesta por la estructura cristalina.
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Teoría de W. Heitler y F. London, considera los efectos sobre los niveles energéticos de átomos aislados, cuando dichos átomos se encuentran agrupados en un cristal (átomos inter-actuantes).
El de Heitler y London, sin embargo, permite una explicación cualitativa más clara de los fenómenos involucrados en la teoría de bandas, por lo cual nos centraremos en esta teoría.
Los materiales pueden clasificarse, de acuerdo con su resistividad, en conductores, semiconductores aislantes.
Conductores
Los conductores son materiales (generalmente metales), cuya estructura electrónica les permite conducir la corriente eléctrica a bajas temperaturas o temperatura ambiente; su resistividad al paso de la corriente eléctrica es muy baja. De acuerdo con la teoría de bandas, son aquellos materiales cuyas bandas de valencia y de conducción, se encuentran muy próximas entre sí, al grado de que, en algunos casos, estas bandas se encuentran sobrepuestas. Los electrones de valencia en un átomo, son los que se encuentran en el nivel energético más externo y ellos permiten los enlaces entre los átomos en los compuestos o entre átomos del mismo tipo en una molécula o un cristal. Por su parte, los electrones de conducción son los que se han promovido a niveles energéticos vacíos, lo que da lugar a su mayor movilidad y, eventualmente, da origen a las corrientes eléctricas.
Semiconductores
Los semiconductores son elementos que tienen una conductividad eléctrica inferior a la de un conductor metálico pero superior a la de un buen aislante. El semiconductor más utilizado es el silicio, que es el elemento más abundante en la naturaleza, después del oxígeno. Otros semiconductores son el germanio y el selenio.
Los átomos de silicio tienen su orbital externo incompleto con sólo cuatro electrones, denominados electrones de valencia. Estos átomos forman una red cristalina, en la que cada átomo comparte sus cuatro electrones de valencia con los cuatro átomos vecinos, formando enlaces covalentes. A temperatura ambiente, algunos electrones de valencia absorben suficiente energía calorífica para librarse del enlace covalente y moverse a través de la red cristalina, convirtiéndose en electrones libres. Si a estos electrones, que han roto el enlace covalente, se les somete al potencial eléctrico de una pila, se dirigen al polo positivo.
Cuando un electrón libre abandona el átomo de un cristal de silicio, deja en la red cristalina un hueco, que con respecto a los electrones próximos tiene efectos similares a los que provocaría una carga positiva. Los huecos tienen la misma carga que el electrón pero con signo positivo.
Aislante
Es una sustancia que no conduce electricidad bajo condiciones normales, Muchos compuestos no metálicos son aislantes. La principal característica de los aislantes es Que tienen muy pocos o ningunos electrones libres bajo condiciones normales. Sin electrones libres no puede haber corriente de electrones. Todos los electrones de un aislante están unidos a sus átomos mediante fuerzas de gran magnitud. Los aislantes tienen pocos o ningunos electrones libres.
Materias aislantes
Mica, porcelana, cerámica, vidrio, plásticos, hule, papel seco, baquelita, seda. No todos los aislantes son iguales en sus cualidades aislantes. Los mejores aislantes no tienen electrones libres. Los aislantes no tan perfectos contienen pocos electrones libres, con los que es posible generar una corriente eléctrica muy pequeña si se usa una gran f.e.m.
Características principales aislantes
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Los materiales aislantes tienen muy pocos o ningunos electrones libres entre sus átomos.
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Debido a la ausencia de electrones libres no puede fluir una corriente eléctrica a través de un aislante.
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Los aislantes excelentes ofrecen una resistencia al flujo de electrones extremadamente alta.
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Algunos de los mejores aislantes son: mica, cerámica, porcelana y plásticos.
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Cientos de buenos y excelentes materiales aislantes se usan en la industria eléctrica y electrónica.
Tomado de:
aninimo. (s.f.). conceptos de electricidad . Obtenido de ¿Que es un aislante?: http://electrico.scienceontheweb.net/aislantes.html
anonimo. (s.f.). etitudela.com. Obtenido de http://www.etitudela.com/Electrotecnia/downloads/introduccion.pdf
G., I. Q. (s.f.). condsemicondais2_27505.pdf. Obtenido de CONDUCTORES SEMICONDUCTORES Y: http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/condsemicondais2_27505.pdf
