PropiedaDes De Los Materiales Para Ingenieria Electrica

IMPORTANCIA DE LAS PROPIEDADES ELÉCTRICAS

• EN MATERIALES CONDUCTORES, P.EJ. METALES (HILO DE COBRE) se precisa una alta conductividad eléctrica para transportar corriente eléctrica y energía sin pérdidas

• En MATERIALES AISLANTES, P.EJ. CERÁMICOS O POLÍMEROS Se precisa una conductividad eléctrica muy baja (dielectricidad) para impedir la ruptura dieléctrica del material y los arcoseléctricos entre conductores

• EN MATERIALES SEMICONDUCTORES: P.ej.: dispositivos fotoeléctricos. Se necesita optimizar sus propiedades eléctricas para que con ellos se puedan fabricar fuentes prácticas y eficientes de energías alternativas. P. ej. Transistores, circuitos lógicos, etc…El estudio y posterior mejora de sus propiedades eléctricas permite la fabricación de “chips” y ordenadores más rápidosy pequeños.

LA CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA EN LOS METALES (I)

Estructura de bandas de los metales de la columna IA (tabla periódica), p.ej. el sodio. En el caso del sodio, 1s22s22p63s1. La última banda s está semillena (banda de valencia) y muy lejos de la siguiente banda p. Existe entre ellas una gran diferencia energética: gap de energía. Sin embargo, los electrones (3s) son excitados muyfácilmente dentro de la misma banda a los niveles vacíos. La banda 3s es, simultáneamente, la banda de valencia y de conducción

Alta conductividad eléctrica.

LA CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA EN LOS METALES (II)

Estructura de bandas de los metales de la columna IIA (tabla periódica), p.ej. el. Magnesio En el caso del Magnesio, 1s22s22p63s23p0, La última banda s está llena y se solapa con la últimabanda p vacía (bandas de Valencia y conducción mezcladas). Los electrones (3s) son excitados muy fácilmente a niveles vacíos superiores y muy cercanos (3p). Alta conductividad eléctrica Estructura de bandas de los metales de la columna IIIA (tabla periódica), p.ej. el aluminio En el caso del Magnesio, 1s22s22p63s23p1 La última banda s está llena y se solapa con la última banda p semillena (Bandasde valencia y conducción mezcladas). Los electrones (3s y 3p) son excitados muy fácilmente a niveles vacíos Superiores y muy cercanos (3p). Alta conductividad eléctrica.

LA CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA EN UN METAL CON DEFECTOS

En un metal puro la conductividad eléctrica está determinada por su estructura de bandas. El valor de depende del número de Portadores y de la movilidad de los mismos,. El valor de depende a su vez de la velocidad de desplazamiento de las cargas eléctricas dentro del material. En un metal real (con defectos) la movilidad y velocidad de las cargas Eléctricas depende críticamente del número y tipo de defectos Estructurales. A mayor número de defectos, menor distancia entre colisiones, menor Movilidad y menor conductividad eléctrica.

FACTORES QUE AFECTAN A LACONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA:

* La temperatura
* Las imperfecciones de la red cristalina
* El procesamiento y endurecimiento del material

FACTORES QUE AFECTAN A LA CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA (I)

Los electrones se desplazan por el material como ondas electromagnéticas Que “ajustan” su periodicidad a la de la red cristalina. Cualquier Irregularidad en esta red cristalina provoca unadispersión (colisión) de Dicha onda electrónica y, por tanto, una disminución de su movilidad y Velocidad (disminución de la conductividad eléctrica).

LA TEMPERATURA

Un aumento de la temperatura del material supone un aumento de la energía de vibración de los átomos de la red cristalina. Los átomos oscilan en torno a sus posiciones de equilibrio y dispersan a las ondas electrónicas. Disminuciónde la movilidad de los electrones y de la conductividad eléctrica. Aumento lineal de la resistividad eléctrica con la temperatura. T=r(1+aT)

LA CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA EN CERÁMICOS Y POLÍMEROS:

Estructura de bandas en los materiales aislantes (cerámicos y Polímeros). Fuertes enlaces covalente o iónicos La banda de valencia está llena y muy alejada energéticamente de la banda De...