Bitácora de Práctica de conductores, aislantes y semiconductores.

CONDUCTORES, SEMICONDUCTORES Y AISLANTES


Objetivos: Al concluir la práctica, cada alumno será capaz de


• Determinar la conductividad eléctrica en compuestos sólidos iónicos, covalentes, metálicos, poliméricos, moleculares y mixtos para diferenciar la capacidad de conducción entre ellos.
• Clasificar a los materiales como aislantes, conductores o semiconductores, según su comportamientoeléctrico.
• Observar el comportamiento eléctrico de un diodo (dispositivo electrónico formado por semiconductores).



Consideraciones teóricas

Las estructuras y en consecuencia las propiedades de los sólidos cristalinos están determinadas por el tipo de fuerzas de enlace que mantienen unidas a las partículas. Desde este punto de vista, cualquier cristal se puede clasificar como: iónico,covalente, metálico o molecular.

Los cristales iónicos se caracterizan por estar formados de especies cargadas (cationes y aniones) siendo la atracción electrostática, la fuerza que los mantiene unidos. Cada catión está rodeado por un número específico de aniones y viceversa. En consecuencia, la estabilidad global del compuesto iónico depende de las interacciones de todos los iones y no sólode la interacción de un catión con un anión. Debido a esto, los iones están en una posición fija, y por lo tanto estos sólidos no conducen electricidad. La estructura que presente un sólido iónico depende de las cargas y tamaños relativos de los iones.

En los cristales covalentes, los átomos se mantienen unidos sólo por enlaces covalentes. La mayor parte de estos sólidos son duros y tienenpuntos de fusión elevados debido a que los enlaces son fuertes. Los sólidos covalentes son malos conductores eléctricos porque los electrones de valencia están localizados en el enlace y no pueden moverse libremente. El diamante (una forma alotrópica del carbono) y el cuarzo (SiO2) son ejemplos de estos sólidos.

Los sólidos metálicos se encuentran formados por uno o más metales y pueden contenertambién algunos elementos no metálicos. Una de las propiedades importantes que presentan estos sólidos es su capacidad para conducir la corriente eléctrica. Esta propiedad que presentan los metales se puede explicar, si se considera a los átomos en un cristal como un arreglo de iones positivos (átomos sin electrones de valencia) rodeados de un mar de electrones, deslocalizados en todo el cristal. Enotras palabras, los electrones de valencia son compartidos por muchos átomos sin llegar a estar unidos a ninguno en particular. Así, la movilidad de los electrones hace que sean buenos conductores del calor y la electricidad. Por otro lado, la gran fuerza de cohesión debida a la deslocalización también es la responsable de las propiedades mecánicas que se observan en la mayoría de los metales.Los sólidos poliméricos se mantienen unidos mediante las fuerzas de interacción intermoleculares, esencialmente débiles, pero abundantes por tratarse de moléculas muy grandes. Esto hace que el sólido tenga forma fija, o incluso cristalina, a bajas temperaturas, pero se reblandecen al ser calentados. Como todos los electrones del material se encuentran en enlaces localizados, estos sólidos no sonconductores de la electricidad.

Los sólidos moleculares constan de átomos o moléculas unidos entre sí por fuerzas intermolecualres. Puesto que estas fuerzas son débiles, los sólidos moleculares se caracterizan por ser blandos y suelen tener puntos de fusión relativamente bajos. Las propiedades de los sólidos moleculares dependen no sólo de la energía de las fuerzas que existen entre lasmoléculas, sino también de la capacidad de las moléculas para empacarse.

Los compuestos mixtos presentan una combinación de enlaces iónicos y covalentes en los que intervienen metales y no metales. Los materiales cerámicos como el feldespato, silicatos, aluminatos y silicoaluminatos que son componentes principales de ladrillos, tabiques, cemento, vidrio, azulejos y mosaicos, se caracterizan por ser...