Consideraciones Teoricas

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David Ricardo Lpez Palacios Fernando Sebastin Everardo Centeno Leonardo Gonzlez Villalpando Marco Marn Morales Ricardo CC

UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA UNIDAD AZCAPOTZALCO

DIVISION DE CIENCIAS BASICAS E INGENERIA AREA DE QUIMICA

LABORATORIO DE ESTRUCTURAS DE LOS MATERIALES 23 DE MARZO DEL 2011

PROFESOR: ARTURO ALVAREZ GARCIA CONDUCTORES, SEMICONDUCTORES Y AISLANTES

GRUPO: CTG03 EQUIPO No.: 3

LTIMA PRACTICA

Objetivos:y y y

Determinar la conductividad elctrica en en distintos compuestos solidos con ayuda de un multimetro. Clasificar a los materiales como aislantes, conductores o semiconductores, segn su comportamiento elctrico. Observar el comportamiento elctrico de un diodo (Sentido de conduccin e iluminacin de este ).

Procedimiento:Determinacin de la capacidad de conduccin de slidos inicos, covalentes, metlicos, polimricos, moleculares y mixtos. 1. Tome una muestra de un material de la Tabla 1 y conectar con caimanes a un multmetro (Figura 8a). Tener cuidado de seleccionar la escala correcta. Medir su resistencia ( ) y registrar el dato en la Tabla 2. 2. Repetir el mismo procedimiento para cada materialel de la Tabla 1. 3. De acuerdo con las lecturas obtenidas inferir si la conductividad es buena o mala y clasificar a los materiales como conductores o aislantes. Complete la Tabla 2. Calculo de la resistencia. 1. Mida el voltaje que da la pila de 9 volts o el eliminador de bate ra, con la terminal del multmetro conectado en la posicin de 20 volts de corriente directa (20 DCV) Figura 8b 2. Determine la cantidad de corriente que pasa por un material conductor (cobre o hierro) cuando se conecta como se muestra en la Figura 8c. Tenga cuidado de elegir la escala correcta al hacer las mediciones (seccin DCA). Registrar el dato en la Tabla 3. En seguida invierta las conexiones. Compare las lecturas obtenidas. 3. Haga el mismo procedimiento descrito anteriormente para un material aislante (vidrio) y para un diodo (semiconductor). 4. Calcule la resistencia que presenta cada uno de los materiales, considerando que: R= V/I

Consideraciones Teoricas:Conductor elctrico: Cualquier material que ofrezca poca resistencia al flujo de electricidad. La diferencia entre un conductor y un aislante, que es un mal conductor de electricidad o de calor, es de grado ms que de tipo, ya que todas las sustancias conducen electricidad en mayor o en menor medida. Un buen conductor de electricidad, como la plata o el cobre, puede tener una conductividad mil millones de veces superior a la de un buen aislante, como el vidrio o la mica. El fenmeno conocido como superconductividad se produce cuando al enfriar ciertas sustancias a una temperatura cercan a al cero absoluto su conductividad se vuelve prcticamente infinita. En los conductores slidos la corriente elctrica es transportada por el movimiento de los electrones; y en disoluciones y gases, lo hace por los iones. Semiconductor: Material slido o lquido capaz de conducir la electricidad mejor que un aislante, pero peor que un metal. La conductividad elctrica, que es la capacidad de conducir la corriente elctrica cuando se aplica una diferencia de potencial, es una de las propiedades fsicas ms importantes. Ciertos metales, como el cobre, la plata y el aluminio son excelentes conductores. Por otro lado, ciertos aislantes como el diamante o el vidrio son muy malos conductores. A temperaturas muy bajas, los semiconductores puros se comportan como aislantes. Sometidos a altas temperaturas, mezclados con impurezas o en presencia de luz, la conductividad de los semiconductores puede aumentar de forma espectacular y llegar a alcanzar niveles cercanos a los de los metales. Las propiedades de los semiconductores se estudian en la fsica del estado slido. Electrones de conduccin y huecos: Entre los semiconductores comunes se encuentran elementos qumicos y compuestos, como el silicio, el germanio, el selenio, el arseniuro de galio, el seleniuro de cinc y el telururo de plomo. El incremento de la conductividad provocado por los cambios de temperatura, la luz o las impurezas se debe al aumento del nmero de electrones conductores que transportan la corriente elctrica. En un semiconductor caracterstico o pu ro como el silicio, los electrones de valencia (o electrones exteriores) de un tomo estn emparejados y son compartidos por otros tomos para formar un enlace covalente que mantiene al cristal unido. Estos electrones de valencia no estn libres para transportar corriente elctrica. Para producir electrones de conduccin, se utiliza la luz o la temperatura, que excita los electrones de

valencia y provoca su liberacin de los enlaces, de manera que pueden transmitir la corriente. Las deficiencias o huecos que quedan contribuyen al flujo de la electricidad (se dice que estos huecos transportan carga positiva). ste es el origen fsico del incremento de la conductividad elctrica de los semiconductores a causa de la temperatura.

Dopar: Otro mtodo para obtener electrones para el transporte de electricidad consiste en aadir impurezas al semiconductor o doparlo. La diferencia del nmero de electrones de valencia entre el material dopante (tanto si acepta como si confiere electrones) y el material receptor hace q ue crezca el nmero de electrones de conduccin negativos (tipo n) o positivos (tipo p). Este concepto se ilustra en el diagrama adjunto, que muestra un cristal de silicio dopado. Cada tomo de silicio tiene cuatro electrones de valencia (representados mediante puntos). Se requieren dos para formar el enlace covalente. En el silicio tipo n, un tomo como el del fsforo (P), con cinco electrones de valencia, reemplaza al silicio y proporciona electrones adicionales. En el silicio tipo p, los tomos de tres electrones de valencia como el aluminio (Al) provocan una deficiencia de electrones o huecos que se comportan como electrones positivos. Los electrones o los huecos pueden conducir la electricidad.

Cuando ciertas capas de semiconductores tipo p y tipo n s on adyacentes, forman un diodo de semiconductor, y la regin de contacto se llama unin pn. Un diodo es un dispositivo de dos terminales que tiene una gran resistencia al paso de la corriente elctrica en una direccin y una baja resistencia en la otra. Las propiedades de conductividad de la unin pn dependen de la direccin del voltaje, que puede a su vez utilizarse para controlar la naturaleza elctrica del dispositivo. Algunas series de estas uniones se usan para hacer transistores y otros dispositivos semiconductores como clulas solares, lseres de unin pn y rectificadores. Los dispositivos semiconductores tienen muchas aplicaciones en la ingeniera elctrica. Los ltimos avances de la ingeniera han producido pequeos chips semiconductores que contienen cientos de miles de transistores. Estos chips han hecho posible un enorme grado de miniaturizacin en los dispositivos electrnicos. La aplicacin ms eficiente de este tipo de chips es la fabricacin

de circuitos de semiconductores de metal - xido complementario o CMOS, que estn formados por parejas de transistores de canal p y n controladas por un solo circuito. Aislantes elctricos: El aislante perfecto para las aplicaciones elctricas sera un material absolutamente no conductor, pero ese material no existe. Los materiales empleados como aislantes siempre conducen algo la electricidad, pero presentan una resistencia al paso de corriente elctrica hasta 2,5 1024 veces mayor que la de los buenos conductores elctricos como la plata o el cobre. Estos materiales conductores tienen un gran nmero de electrones libres (electrones no estrechamente ligados a los ncleos) que pueden transportar la corriente; los buenos aislantes apenas poseen estos electrones. Algunos materiales, como el silicio o el germanio, que tienen un nmero limitado de electrones libres, se comportan como semiconductores, y son la materia bsica de los transistores. En los circuitos elctricos normales suelen usarse plsticos como revestimiento aislante para los cables. Los cables mu y finos, como los empleados en las bobinas (por ejemplo, en un transformador), pueden aislarse con una capa delgada de barniz. El aislamiento interno de los equipos elctricos puede efectuarse con mica o mediante fibras de vidrio con un aglutinador plstic o. En los equipos electrnicos y transformadores se emplea en ocasiones un papel especial para aplicaciones elctricas. Las lneas de alta tensin se aslan con vidrio, porcelana u otro material cermico. La eleccin del material aislante suele venir deter minada por la aplicacin. El polietileno y poliestireno se emplean en instalaciones de alta frecuencia, y el mylar se emplea en condensadores elctricos. Tambin hay que seleccionar los aislantes segn la temperatura mxima que deban resistir. El tefln se emplea para temperaturas altas, entre 175 y 230 C. Las condiciones mecnicas o qumicas adversas pueden exigir otros materiales. El nylon tiene una excelente resistencia a la abrasin, y el neopreno, la goma de silicona, los polisteres de epoxy y los poliuretanos pueden proteger contra los productos qumicos y la humedad. Cul es la diferencia existente entre conductor, semiconductor y aislante? Es sencillo, los conductores son todos aquellos que poseen menos de 4 electrones en la capa de valencia, el s emiconductor es aquel que posee 4 electrones en la capa de valencia y el aislante es el que posee mas de 4 electrones en la capa de valencia.

OBSERVACIONES:Todo sali conforme a los esperado, solo tuvimos un poco de problemas con el multimetro que a veces variaba al realizar mediciones.

CONCLUSIONESBASADOS EN LOS OBJETIVOS DE LA PRACTICA, SE PUDO MEDIR LA CORRIENTE Y VOLTAJE DE ALGUNOS DE LOS MATERIALES QUE NOS PROPORCIONARON TALES COMO LA MONEDA DE COBRE O EL PEDAZO DE ALUMINIO, Y HUBO OTROS MATERIALES TALES COMO UNA LIGA QUE NO REGISTRARON CORRIENTE. EL MULTIMETRO DEBE ESTAR EN LA ESCALA CORRESPONDIENTE PARA PODER MEDIR EL VOLTAJE EN LOS MATERIALES, YA QUE AL MEDIR UN MATERIAL LA ESCALA DEL MULTIME TRO NO ERA LA INDICADA Y HABIA ERRORES Y, ASI SE PODIAN DIFERENCIAR LOS MATERIALES QUE ERAN BUENOS CONDUCTORES O EN OTROS CASOS, AISLANTES.

BIBLIOGRAFIA:Enciclopedia Encarta 2009 Electricidad

Prof. Antonio Zuleta Guatemala 1996Electronica Bsica

Prof. Jorge Melendez y otros Guatemala 1996