¿Qué son los conductores, semiconductores y dieléctricos?
¿Qué es un conductor?
Una sustancia en la que están presentes los portadores de carga gratuita se llama conductor. El movimiento de los transportistas libres se llama térmico. La característica principal de un conductor es su resistencia (R) o conductividad (G), el recíproco de la resistencia.
G = 1 / R
En palabras simples, un conductor conduce corriente.
Los metales se pueden atribuir a tales sustancias, pero si hablamos de no metales, entonces, por ejemplo, el carbono es un excelente conductor, se encontró una aplicación en contactos deslizantes, por ejemplo, escobillas de motores eléctricos. Suelo húmedo, soluciones de sales y ácidos en agua, el cuerpo humano también conduce corriente, pero su conductividad eléctrica es a menudo menor que la de cobre o aluminio, por ejemplo.
Los metales son excelentes conductores, precisamente por la gran cantidad de portadores de carga gratuita en su estructura. Bajo la influencia de un campo eléctrico, las cargas comienzan a moverse, además de redistribuirse, se observa el fenómeno de la inducción electrostática.
¿Qué es un dieléctrico?
Los dieléctricos son sustancias que no conducen corriente, o conducen, pero muy mal. No tienen portadores de carga libre, porque la unión de partículas atómicas es lo suficientemente fuerte como para formar portadores libres, por lo tanto, bajo la influencia de un campo eléctrico, no surge una corriente en el dieléctrico.
Gas, vidrio, cerámica, porcelana, algunas resinas, textolita, carbolita, agua destilada, madera seca, caucho: son dieléctricos y no conducen corriente eléctrica. En la vida cotidiana, los dieléctricos se encuentran en todas partes, por ejemplo, se fabrican cajas de electrodomésticos, interruptores eléctricos, enchufes, enchufes, etc. En las líneas eléctricas, los aisladores están hechos de dieléctricos.
Sin embargo, en presencia de ciertos factores, por ejemplo, un mayor nivel de humedad, una intensidad de campo eléctrico por encima del valor permitido, etc., conducen al hecho de que el material comienza a perder sus funciones dieléctricas y se convierte en un conductor. A veces puedes escuchar frases como "avería del aislante": este es el fenómeno descrito anteriormente.
En resumen, las principales propiedades de un dieléctrico en el campo de la electricidad son el aislamiento eléctrico. Es la capacidad de impedir el flujo de corriente lo que protege a una persona de lesiones eléctricas y otros problemas. La característica principal de un dieléctrico es la resistencia eléctrica, un valor igual a su voltaje de ruptura.
¿Qué es un semiconductor?
El semiconductor conduce una corriente eléctrica, pero no como los metales, sino que está sujeta a ciertas condiciones, dando a la sustancia energía en las cantidades correctas.Esto se debe al hecho de que hay muy pocos portadores libres (agujeros y electrones) o no hay ninguno, pero si aplicas una cierta cantidad de energía, aparecerán. La energía puede ser de varias formas: eléctrica, térmica. Además, los agujeros libres y los electrones en un semiconductor pueden surgir bajo la influencia de la radiación, por ejemplo, en el espectro UV.
¿Dónde se usan los semiconductores? Fabrican transistores, tiristores, diodos, microcircuitos, LED y más. Dichos materiales incluyen silicio, germanio, mezclas de diferentes materiales, por ejemplo, arseniuro-galio, selenio, arsénico.
Para entender por qué un semiconductor conduce corriente eléctrica, pero no como los metales, es necesario considerar estos materiales desde el punto de vista de la teoría de bandas.
Teoría de zona
La teoría de zonas describe la presencia o ausencia de portadores de carga gratuita en relación con ciertas capas de energía. El nivel de energía o capa es la cantidad de energía de los electrones (núcleos de átomos, moléculas, partículas simples), se miden en el valor de los voltios de electrones (EV).
La siguiente imagen muestra tres tipos de materiales con sus niveles de energía:
Tenga en cuenta que los niveles de energía del conductor desde la banda de valencia hasta la banda de conducción se combinan en un diagrama inextricable. Las bandas de conducción y valencia se superponen entre sí, esto se denomina zona de superposición. Dependiendo de la presencia de un campo eléctrico (voltaje), temperatura y otros factores, el número de electrones puede variar. Gracias a lo anterior, los electrones pueden moverse en los conductores, incluso si les dices una cantidad mínima de energía.
Un semiconductor tiene un cierto prohibido entre la banda de valencia y la banda de conducción. La brecha de banda describe la cantidad de energía que se debe informar al semiconductor para que la corriente fluya.
En un dieléctrico, el diagrama es similar al que describe los semiconductores, pero la diferencia es solo en el intervalo de banda: aquí es muchas veces más grande. Las diferencias se deben a la estructura interna y la sustancia.
Examinamos los tres tipos principales de materiales y proporcionamos ejemplos y características. Su principal diferencia es la capacidad de conducir corriente. Por lo tanto, cada uno de ellos ha encontrado su propia esfera de aplicación: los conductores se utilizan para transferir electricidad, los dieléctricos, para el aislamiento de piezas vivas, los semiconductores, para la electrónica. Esperamos que la información proporcionada le haya ayudado a comprender cuáles son los conductores, semiconductores y dieléctricos en un campo eléctrico, así como cuál es la diferencia entre ellos.
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