La diferencia crucial entre conductor, semiconductor y aislante depende de su nivel de conductividad. Los conductores son básicamente los materiales que permiten un flujo fácil de corriente eléctrica, por lo tanto, exhiben una alta conductividad, los semiconductores son los materiales que poseen una conductividad moderada. Y por el contrario, los aislantes son los materiales que impiden el flujo de carga a través de ellos, exhibiendo así una baja conductividad.
Este es el factor principal que distingue a los tres. Sin embargo, existen algunas otras diferencias entre conductor, semiconductor y aislante que discutiremos más adelante. Ante cualquier duda que le surja mientras lee nuestro articulo, no dude en dejarla detallada en un comentario debajo, lo ayudaremos a resolverla la brevedad.
Conductor |
Semiconductor |
Aislante |
|
| Brecha energética | No existe | Pequeña (1 eV) | Grande (> 5 eV) |
| Conductividad | Alta (10-7 mho / m) | Mediana (10-7 a 10-13 mho / m) | Muy baja (10-3 mho / m), casi insignificante. |
| Resistividad | Baja | Moderada | Alta |
| Flujo de corriente | Debido al movimiento de electrones libres. | Debido al movimiento de electrones y agujeros. | Casi insignificante pero solo debido a electrones libres. |
| Coeficiente de temperatura de resistencia | Positivo | Negativo | Negativo |
| Portadores de carga en banda de conducción | Completamente lleno | Parcialmente lleno | Completamente vacante |
| Portadores de carga en banda de valencia | Casi vacante | Parcialmente lleno | Completamente lleno |
| Ejemplos | Cobre, aluminio, grafito, etc. | Silicio, germanio, arsénico, etc. | Papel, caucho, vidrio, plástico, etc. |
| Aplicaciones | Cables conductores, transformadores, cables eléctricos, etc. | Diodos, transistores, optoacopladores, etc. | Equipamiento deportivo, electrodomésticos, etc. |
Definición de conductor
Los conductores son las sustancias que permiten un flujo fácil de energía eléctrica a través de ellos. Más específicamente, podemos decir que permite el flujo fácil de electrones de un átomo al otro cuando se le aplica un campo eléctrico adecuado. Estos son los materiales que poseen la conductividad más alta entre los tres. Ahora, la pregunta que nos llama la atención es ¿qué es la conductividad? Es la propiedad de un material por el cual permite que una gran cantidad de corriente fluya a través de él.
Principalmente el movimiento de electrones dentro del material es responsable de su conducción. Y estos electrones muestran movimiento cuando se le aplica un cierto voltaje. Este voltaje aplica una fuerza a los electrones debido a que fácilmente comienza a moverse de la banda de valencia a la banda de conducción. Por lo tanto, estos son buenos conductores de electricidad.
Echemos un vistazo al diagrama de nivel de energía de los conductores:
Las dos bandas, es decir, la banda de valencia y la banda de conducción se superponen entre sí. Por lo tanto, cuando se aplica cierto voltaje a dichos materiales, los electrones se mueven fácilmente de la banda de valencia a la banda de conducción debido a la influencia del campo eléctrico. Este movimiento de los portadores de carga genera una gran corriente eléctrica a través del dispositivo.
Definición de semiconductor
Los semiconductores son los materiales que poseen una propiedad de conductividad eléctrica menor que los conductores. Los portadores de carga en el caso de semiconductores son electrones y agujeros. Cuando la temperatura es cero absoluto, entonces no se produce ningún movimiento de portadores de carga en el caso de semiconductores. En tal caso, se comporta como aislantes.
Pero para que tenga lugar un flujo considerable de portadores de carga, se les debe proporcionar cierto potencial que pueda excitar los electrones a otro nivel de energía. De este modo, genera corriente eléctrica.
Echemos un vistazo al diagrama del nivel de energía de los semiconductores:
Como podemos ver en la figura anterior, está presente el intervalo de banda de energía entre la banda de valencia y la banda de conducción. Aunque esta diferencia de energía no estaba presente en el caso de conductores previamente discutido. En el caso de los semiconductores, las dos bandas no se superponen, por lo tanto, existe una pequeña diferencia de energía entre ellas. Entonces, los electrones en la banda de valencia no pueden excitarse automáticamente para moverse a la banda de conducción. Pero, al aplicar cierto voltaje, los electrones en la banda de valencia ganan suficiente energía y saltan a la banda de conducción.
Definición de aislante
Los aislantes son los materiales que no son buenos conductores de cargas eléctricas. Como en el caso de los aislantes, la corriente no puede fluir fácilmente a través de ellos. La brecha de la banda de energía es tan alta en el caso de los aislantes que incluso el potencial aplicado no excita los electrones de la banda de valencia a la banda de conducción. Pero como estos poseen un coeficiente de resistencia a la temperatura negativa, por lo tanto, con el aumento de la temperatura, la resistencia que ofrece disminuye.
Echemos un vistazo al diagrama de nivel de energía de un aislante:
Aquí, como podemos ver, existe una gran brecha entre la banda de valencia y la banda de conducción. Esta gran brecha de banda no permite que los electrones salten dentro de la banda de conducción. Por lo tanto, el flujo de corriente no es posible.
La separación de banda en el caso del aislante es mayor en comparación con los conductores y los aisladores. Sin embargo, existe un caso de ruptura de materiales aislantes en el que, cuando se proporciona o se suministra una temperatura extremadamente alta, entonces hace que los electrones superen la gran diferencia de energía, moviéndose así a la banda de conducción.
Diferencias claves entre conductor, semiconductor y aislante
- El factor que genera una diferencia clave entre el conductor, el semiconductor y el aislante es que la brecha de energía entre la banda de conducción y la banda de valencia no existe ya que las dos bandas se superponen en el caso del conductor. Por el contrario, la brecha de energía entre la valencia y la banda de conducción es pequeña en el caso de los semiconductores. Y por ultimo existe una gran diferencia de energía entre las dos bandas en el caso de los aisladores.
- Como los conductores permiten un gran flujo de corriente eléctrica, presenta una baja resistividad en comparación con los semiconductores cuya resistividad es moderada. Por otro lado, el aislante posee la resistividad más alta de todas.
- Los conductores son de naturaleza altamente conductiva, mientras que los semiconductores poseen una conductividad moderada. Por el contrario, la conductividad de los aisladores es casi insignificante.
- Los conductores son los materiales que exhiben un coeficiente de resistencia a la temperatura positiva, ya que la resistencia aumenta con el aumento de la temperatura. Mientras que los semiconductores y los aislantes poseen un coeficiente de resistencia a la temperatura negativa a medida que su resistividad disminuye con el aumento de la temperatura.
- En el caso de los conductores, la banda de conducción está completamente llena, en semiconductores, está parcialmente llena, mientras que en los aisladores la banda de conducción está totalmente vacía.
- La banda de valencia en los conductores está casi vacía, en los semiconductores, está parcialmente llena ya que algunos electrones están presentes en la banda de conducción debido al pequeño espacio de banda. Sin embargo, la banda de valencia se llena por completo en el caso de los aislantes porque existe una gran brecha de banda entre la valencia y la banda de conducción.
- Los conductores comunes son cobre, aluminio, grafito, hierro, etc. El silicio y el germanio son ejemplos de semiconductores. Mientras que los aislantes comunes son papel, caucho, vidrio, plástico, etc.
Conclusión
Entonces, de la discusión anterior, podemos concluir que el movimiento de electrones desde la banda de valencia a la banda de conducción es responsable del flujo de corriente. La presencia de electrones en la banda de conducción decide el nivel de conducción del material. Por lo tanto, el nivel de conductividad de los semiconductores en algún lugar se encuentra entre conductores y aislantes.
Listo, hasta aquí hemos llegado con nuestro articulo referido a los conductores, semiconductores y aislantes eléctricos. Ante cualquier problema que haya surgido durante la lectura del mismo, no dude en comentar debajo. Intentaremos ayudarte a la brevedad y sacarte las dudas. A su vez te agradeceríamos si compartes el articulo en tus redes sociales favoritas, tales como Facebook, Twitter, etc. a fin de que tus seguidores puedan visitarnos e informarse al igual que lo hizo usted,
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