TMAMateriales Conductores,

Semiconductores y Aislantes

Kevin Xavier Castillo Nuñez

Daniel Rodríguez

Introducción

El presente trabajo trata sobre la investigación de los materiales conductores , semiconductores y aislantes usados en la aviación, que se define como los materiales con los que debe contar un avión para que se desarrolle.

La característica principal de

1.Materiales conductores: es un material que ofrece poca resistencia al paso de la electricidad.

2.Materiales Semiconductores: es un elemento que se comporta como un conductor o como aislante dependiendo de diversos factores, como por ejemplo el campo eléctrico o magnético, la presión, la radiación que le incide, o la temperatura del ambiente en el que se encuentre.

3.Materiales Aislantes: se produce cuando se cubre un elemento de una instalación eléctrica con un material que no

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es conductor de la electricidad, es decir, un material que resiste el paso de la corriente a través del elemento que recubre y lo mantiene en su trayectoria a lo largo del conductor.

Objetivos

-GeneralesConocer las diferentes propiedades que tiene cada

tipo de material, y aprender en que parte de la aeronave deben utilizarse.

-Específicos-Utilizar de forma practica los materiales.

-Saber como se utilizan, cuanto es su resistencia y el medio en el que se utilizan.

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Índice

Introducción………………………………………………………………………………………………….. 2

Objetivos……………………………………………………………………………………………………….. 3

Conclusion..…………………………………………………………………………………………….…….. 5

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Bibliografía..………………………………………………………………………………………………….. 6

Contenido………………………………………………………………………………………………………. 7

Materiales Conductores…………………………………………………………………..7-10

Materiales Semiconductores……………………………………………………..……11-12

Materiales Aislantes……………………………………………………………..………….13-14

Conclusión

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Al estudiar la naturaleza de los materiales conductores, semiconductores y aislantes, se establece que:

- Los materiales aislantes se caracterizaban por poseer una Banda Prohibida muy ancha, la cual impede el paso de electrones de la Banda de Valencia a la de Conducción.

- En los materiales semiconductores, la Banda Prohibida es mucho menos ancha que en los aislantes. Por lo general, a 0º K los materiales semiconductores se comportan como aislantes. Pero a medida que aumenta la temperatura lo hace su capacidad de conducción, ya que este aporte de energía sirve para que los electrones puedan saltar de la Banda de Valencia a la de Conducción.

-En los materiales conductores, algunos de estos electrones pueden pasar libremente de un átomo a otro cuando se aplica una diferencia de potencial (o tensión eléctrica) entre los extremos del conductor.

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Bibliografía

Fuente 1

www.danishexporters.dk

http://omega.ilce.edu.mx

http://materiales.eia.edu.co

www.cosmos.com

www.soldaduradepunto.com

www.megamex.com

www.euskalnet.net/ldurbadent

www.utp.edu.co

www.indecopi.gob.pe

www.cordes.com.ar

Fuente 2

Principios de Electronica Albert Paul Malvino Mcgraw-Hill 6ta Edicion

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Contenido

Materiales ConductoresLos materiales conductores pueden clasificarse en dos grupos: Materiales de alta conductividad (baja resistividad), y Materiales de alta resistividad (baja conductividad).

Al primer tipo corresponden materiales que se emplean, fundamentalmente, para transportar corriente eléctrica con baja perdida, por ej cobre, plata, aluminio y ciertas aleaciones como el bronce.

El segundo grupo está compuesto por materiales que se emplean, cuando se necesita producir una caída de potencial, por ej. se los emplea para la construcción de resistores, lamparas incandescentes, etc.

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Materiales Conductores de Alta ConductividadLos materiales de alta conductividad mas típicos son: la plata (ρ=0,016), cobre (ρ=0,0172 a 0,0175) y el aluminio (ρ=0,026 a 0,028).

Plata La plata es, de los materiales conocidos, el

más conductor (un 10% más que el cobre que ocupa el segundo lugar), pero su uso como material eléctrico es muy limitado debido a su elevado costo. Se encuentra en la naturaleza bajo la forma de: sulfuros, cloruros o plata nativa; para obtener plata químicamente pura, una vez elaborada, se la refina por vía generalmente electrolítica.

Cobre El cobre es el material de uso mas generalizado

como conductor eléctrico, debido a su conductividad elevada y a su costo moderado. Es un elemento muy difundido en la naturaleza, corrientemente se encuentra bajo la forma de: sulfuros, óxidos o carbonatos, excepcionalmente como cobre nativo (USA). El cobre puro (cobre

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electrolítico), se obtiene por refinado electrolítico. El cobre es un metal altamente maleable y dúctil, que puede ser fundido, forjado, laminado, estirado y trabajado. El trabajo mecánico lo endurece, pero el recocido lo devuelve a su estado dulce. Tiene una elevada resistencia a la tracción, una gran estabilidad a la corrosión, y es fácil de estañar y de soldar.

Aluminio

El aluminio ocupa el tercer lugar por sus conductividad, después de la plata y el cobre. La conductividad del aluminio es sólo un 63% de la conductividad del cobre, pero a igualdad de longitud y peso tiene el doble de conductancia.Se lo obtiene de la bauxita, mineral abundante y muy distribuido en el globo.El aluminio es un material más blando que el cobre. Su resistencia a la tracción es mucho menor, y su soldadura presenta dificultades, pero es un material dúctil que puede ser trabajado fácilmente por laminado, estirado, hilado, extrusión y forjado. Está siempre

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cubierto por una capa delgada e invisible de óxido, que es impermeable y protectora. El aluminio expuesto a la atmósfera ordinaria, tiene estabilidad y larga vida.

Materiales Conductores de Alta ResistividadEste grupo está compuesto de aleaciones de alta resistividad. Estas aleaciones tienen composiciones muy variadas y se encuentran en el mercado bajo distintas denominaciones. Los principales elementos empleados en estas aleaciones son: cobre, cromo, hierro, níquel, manganeso, aluminio, zinc, silicio, etc.

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Las principales aleaciones de alta resistividad son:

Aleaciones de cobre y níquel

Son aleaciones que poseen coeficientes de resistividad relativamente bajos respecto a otras aleaciones (alrededor de 0,5 W·mm²/m).Una aleación de este tipo es el constantán (60%cobre – 40%níquel). Esta aleación tiene una elevada f.e.m. respecto al cobre, por lo que no es adecuada para instrumentos de medida de precisión, pese a tener un bajo coeficiente de temperatura.

Aleaciones de níquel y cromo

Son aleaciones que poseen coeficientes de resistividad más elevados (alrededor de 1W·mm²/m), coeficientes de temperatura bajos y pequeñas f.e.m. con respecto al Cu. Son aleaciones adecuadas para trabajar a temperaturas elevadas (1.000ºC o algo mas), pues el conductor se recubre de una capa de óxido que lo protege del ulterior ataque del oxígeno.

Materiales Semiconductores12

La mayor parte de los dispositivos electrónicos modernos están fabricados a partir de semiconductores. Para comprender el funcionamiento de estos dispositivos cuando se insertan en un circuito eléctrico, es necesario conocer el comportamiento de los componentes desde un punto de vista físico. Por ello, en este tema se presentan las propiedades y características fundamentales de este tipo de materiales.

Si los conductores son materiales que disponen de electrones libres y los aislantes carecen de ellos, los semiconductores se encuentran en una situación intermedia: a la temperatura de 0 K se comportan como aislantes, pero mediante una aportación de energía puede modificarse esta situación, adquiriendo un comportamiento más cercano al de los conductores.

Los materiales semiconductores de uso común en la tecnología microelectrónica son el silicio, el germanio y el arseniuro de galio. Se trata de elementos del grupo IV de la tabla periódica, o bien combinaciones de elementos de los grupos III y V. De todos ellos, el más empleado actualmente es el silicio

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Lugar que ocupan en la Tabla Periódica los trece elementos con.características de semiconductores, identificados con su correspondiente.número atómico y grupo al que  pertenecen. Los  que  aparecen  con  fondo.gris corresponden a “metales”, los de fondo verde a “metaloides” y los de.fondo azul a “no metales”.

TABLA DE ELEMENTOS SEMICONDUCTORES

Número Atómico

Nombre del Elemento

Grupo en la Tabla Periódica

CategoríaElectrones en la

última órbitaNúmeros de

valencia

48 Cd (Cadmio) IIa Metal 2 e- +2

5 B (Boro)

IIIa

Metaloide 3 e- +3

13 Al (Aluminio)

Metal

   31 Ga (Galio)    49 In (Indio)    14 Si (Silicio)

IVa Metaloide4 e- +4

32 Ge (Germanio)    15 P (Fósforo)

Va

No metal 5 e- +3, -3, +5

33 As (Arsénico)Metaloide

   51 Sb (Antimonio)    16 S (Azufre)

VIaNo metal

6 e- +2, -2 +4, +6

34 Se (Selenio)    52 Te (Telurio) Metaloide    

 

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Materiales Aislantes

Los materiales aislantes tienen la función de evitar el contacto entre las diferentes partes conductoras (aislamiento de la instalación) y proteger a las personas frente a las tensiones eléctricas (aislamiento protector)

La mayoría de los no metales son apropiados para esto pues tienen resistividades muy grandes. Esto se debe a la ausencia de electrones libres.

Los materiales aislantes deben tener una resistencia muy elevada, requisito del que pueden deducirse las demás características necesarias.

Para ello se han normalizado algunos conceptos y se han fijado los procedimientos de medidas.

Ejemplo de algunos materiales

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-Lanas minerales: Las lanas minerales usadas en aislamientos pueden ser tanto lanas de vidrio, como lanas de roca (por ejemplo roca volcánica) siendo simultáneamente un buen aislante acústico y térmico. Su presentación es de lo más variada: en paneles, en rollos, a granel, en colchones, incluso cosidas a otros productos y electrodomésticos. Se trata de un material muy flexible que le permite adaptarse a cualquier recoveco pudiendo recubrir la vivienda en su totalidad: suelos, paredes, y techos. Este tipo de lanas son ignífugas, pero no toleran demasiado bien la humedad por lo que deben ser protegidas.

-Fibra de vidrio: Un buen aislante térmico obtenido tras hacer pasar vidrio fundido a través de una fina rejilla hasta formar fibras.

-Plásticos alveolares: Algunos ejemplos son el poliestireno expandido (PSE), la espuma de poliuretano, o el poliestireno extrusionado (Porexpan). Por su flexibilidad y facilidad de colocación suele preferirse el poliestireno expandido. Se trata de un material muy utilizado en el envasado, con notables cualidades higiénicas pues en él no proliferan los microorganismos. El pequeño inconveniente de estos materiales es que no ofrecen el mismo nivel de aislamiento térmico o acústico de forma simultánea. Se deberá escoger

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el tipo, acústico o térmico, según nuestras necesidades.

-Aislantes ecológicos: En los últimos se está extendiendo el uso de aislantes basados en productos naturales como por ejemplo el lino o el cáñamo. La agramiza, obtenida a partir del cáñamo, es un buen ejemplo. Ofrece aislamiento tanto acústico como térmico, siendo resistente al fuego y a la humedad. Tampoco se pudre ni resulta comestible por potenciales roedores. Este tipo de aislante se presenta en forma de rollos o paneles de cierta rigidez.

-Hormigón celular: Este tipo de hormigón formado básicamente por cemento, cal, y arena de sílice, resulta poroso y de relativo poco peso. Presenta propiedades aislantes tanto acústicas como térmicas, y por supuesto ignífugo.

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