resumen grupo 1 propiedades electricas

8/17/2019 Resumen Grupo 1 Propiedades Electricas

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PROPIEDADES ELECTRICA DE LOSMATERIALES

PROPIEDADES ELECTRICAS DE LOS POLIMEROS

Los polímeros en general son conocidos por no tener propiedades eléctricas marcadases decir se comportan como malos conductores por lo cual son denominados comoaislantes en la industria eléctrica y electrónica, a pesar de todo eso existen variosestudios que demuestran lo contrario, además en la industria los polímeros másusados son plásticos y elastómeros, para tener una idea los polímeros estáncompuestos por moléculas orgánicas gigantes, por otro lado los polímeros tienen uncosto relativamente bajo en comparacióncon los otros elementos.

Clasifcación de los polímeros:

Como se dijo en la introducción lospolímeros se clasifcan segn la manera enque las moléculas son sinteti!adas,también en "unción de su estructura molecular y por ultimo por su "amilia química enla fg.#. $odemos observar esto.

Los polímeros termoplásticos como se puedevisuali!ar en la imagen están con"ormados porlargas cadenas producto de unir moléculaspeque%as como los monómeros.

Los polímeros termoestables están compuestos por largas cadenas de enlaces que seencuentran cru!adas para "ormar estructuras con "orma de redes tridimensionales.

Los elastómeros tienen una "orma estructural intermedia por lo que "orman peque%osenlaces cru!ados entre cadenas.

Propiedades eléctricas

Conductividad

&n la industria los polímeros 'an ido poco a poco

adentrándose más en el área ingenieril y en la vida til engeneral, es así que desde 'ace algn tiempo gracias a suspropiedades eléctricas los polímeros 'an ido sustituyendo alos cerámicos como aislantes, para ser más específcossustituyendo a la porcelana como podemos ver en la fg.(.

)demás de esto al igual y como ocurre en lossemiconductores los. $olímeros pueden ser combinados o dopados mediante la

técnica de adición de cantidades no muy grandes de ciertosátomos que las modifcan rotundamente, entre algunos deellos tenemos a los polipirroles polianilinas, y politio"enos,

todo esto con el fn de aumentar de alguna "orma la conductividad eléctrica.

#

*ig.#. observamos laclasifcación de los polímeros

*ig.(. observamos losaislantes de


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Los polímeros conductores se caracterizan por tener en su cadena principal una hibridación sp2

La misma que permite dejar un orbital p noenla!ado los mismos se solapan y "orman unnuevo enlace p, y por la +exibilidad que escaracterística de ellos les permite que rotenalrededor de los enlaces y por ende producen el

movimiento de las cadenas de las cuales están"ormadas, por otro lado la conductividad que nosotorgan los polímeros es muy distinta de la quenos otorgan los metales todo esto debido a lanaturale!a de cada una independientemente, lospolímeros pueden alcan!ar los valores deconductividad como se lo mencionamosanteriormente, que es aproximadamente s#- s/cm, el proceso más o menos es elsiguiente los dopantes del tipo p remueven electrones de las bandas de valencia lascuales contienen los electrones todo esto claro esta para poder tener una apreciación

de lo que ocurre intermolecularmente, luego de esto quedan cargadas positivamente,por consiguiente los dopantes del tipo n agregan electrones a la banda y ocurre locontrario, por esto es que deja espacios que son llamados islas en las cuales sepueden transmitir electrones, de esta manera los polímeros se convierten enconductores, todo esto tiene sus e"ectos como son el estado eléctrico que puedenpasar de semiconductores a conductores, también el color puede cambiar y tambiénsu volumen, en la fg.0. $odemos tener una idea de esto.

Aplicaciones

1atería recargable

&studios recientes 'an determinado que los conductorespoliméricos al igual que el porripirrol, pueden contener ionesdopantes por cada tres o cuatro unidades de monómero, loque les permite almacenar una cantidad considerable decarga por unidad de volumen o peso, es así que se lo estáncomen!ando a optimi!arse para construir bateríasrecargables, en la imagen f.. 2bservamos la batería.

3entajas4 &l electrolito está contenido en un polímero 56 seguro7, *ácil

de "abricar 56 económico7, 8ltiples geometrías 5ultra9delgadas7, 8uylivianas 5no tienen carcasa metálica7, $ueden suministrar altascorrientes 56 superfcie electrodos7.

$o:er plastic

;na empresa importante como


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costo sería muy bajo por lo comn y simple de este nuevodescubrimiento, a continuación en la fg.>. 8ostraremos elproducto.

PROPIEDADES ELECTRICAS DE LOS METALES

Condcti!idad eléctrica

Los electrones de valencia se encuentran libremente gracias a que poseen un enlacemetálico, por esta ra!ón son buenos conductores de electricidad.

Cada día se mejora la conductividad eléctrica como por ejemplo las estructuras 8?8 y8?@

La Le" de O#M

3A?B

onde B es propio de cada material BA ρ l

A o BA

1

σA

&n el dise%o y desarrollo de materiales es importante la resistencia para que puedautili!ar la mayor cantidad energía de posible y tratar de evitar que existan perdidas.

)demás existe la densidad de corriente dada por DAn e 3 donde n es el nmero de

portadores de cargas y también la movilidad electrónica dada por E ¿V s

E además la

conductividad electica puede ser modi"icada si manejamos n y E.

8ejorar la resistencia de los materiales es importante un ejemplo la resistencia de lalámina del ?t!o spin

Teoría de las $andas de Ener%ía

1ásicamente consiste en que los electrones de valencia constituyen una banda deenergía o también puede interpretarse que los orbitales del átomo "orman una

cantidad moderada de orbitales moleculares.

Control de la condcti!idad de los metales

0

*ig.>. observamosel po:er plastic

*ig.F 2bservamos el libremovimiento de los electrones

*ig. G Los niveles deenergía se amplían en


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&' E(ecto de temperatra&l aumento de la temperatura produce un agitación en los átomos y esparceelectrones produciendo disminución de la trayectoria, despla!amiento de loselectrones e incrementa la resistividad. HtAHr5#6aIJ7

8uc'os materiales se optimi!an al ser sometidos a bajas temperaturas un ejemplo esaplicando recocido post9deposición a bajas temperaturas del óxido de esta%o)l/La)l20/indium.

)' E(ecto de imper(ecciones de redLos de"ectos de red esparcen electrones, disminuyendo la movilidad y conductividadde los metales.La resistividad total es HAHt 6 Hd Hd es el incremento de resistividad causado porde"ectos y x es un "ragmento atómico.

*' E(ecto del procesamiento " del endrecimiento&l procesamiento y endurecimiento del metal perjudican de diversas "ormas suspropiedades eléctricas por ejemplo reduce la conductividad.

Spercondcti!idad

Los metales superconductores no presentan resistencia al +ujo de corriente, por logeneral para obtener este e"ecto se somete el metal a bajas temperaturas. @e 'amejorado cada dia la superconductividad un ejemplo son las 'eteroestructurasbasadas en superconductor.

Semicondctores intrínsecos

@on usados comnmente en la construcción o partes de dispositivos electrónicosdebido a su conductividad que es "ácil de manejar ej. el silicio, germanio.

Semicondctores e+trínsecos

@u comportamiento es irregular por lo que no es "ácil de manejar debido a que loscambios de temperatura modifcan su conductividad, a través del método dopadopodemos obtener un semiconductor extrínseco gracias a la ad'esión de impure!as.

Semicondctores de tipo p

@e producen gracias al método de dopado agregándole átomos para elevar ennmero de potadores de cargas para este caso deben ser positivos o 'uecos es decirlos átomos del semiconductor pierden un electrón.

Semicondctores de tipo n@e producen gracias al método de dopado agregándole átomos para elevar ennmero de potadores de cargas para este caso deben ser negativos o electrones

,nión pn

&n los materiales semiconductores y mono cristalinos son los límites entre la !ona detipo p y n.

Dispositi!os eléctricos de los semicondctores&ntre los dispositivos más relevantes tenemos4 termistores, transductores de presión,rectifcadores, transistores de unión bipolar, transistores de e"ecto de campo, etc.

PROPIEDADES ELECTRICAS DE MATERIALES CERAMICOS


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La palabra Kcerámica proviene del término griego K=eramicos, que signifca KobjetoquemadoM algo que en la actualidad caracteri!a a estos materiales, ya quegeneralmente se alcan!an después de un tratamiento térmico a altas temperaturas.Las propiedades de los materiales cerámicos varían muc'o debido a sus enlaces5enlaces iónicos y/o covalentes7. @on duros, ligeros y "rágiles, buenos aislantestérmicos y eléctricos , con temperaturas de "usión relativamente altas.

Los cerámicos que se usan en ingeniería se puedenclasifcar en dos grupos4 los tradicionales y los deuso especifco en ingeniería. La di"erencia es que en lostradicionales su composición es básicamente dearcilla, sílice y "eldespatoM mientras que en losespecífcos para ingeniería, so n compuestos puros ocasi puros como óxido de aluminio 5)l(207, carburo desilicio 5@iC7 y nitruro de silicio 5@i0N7.

&n la ingeniería se usan para aislar corrientes

eléctricas de alto y bajo voltaje, tomando en cuenta tres propiedades importantes queson comunes en estos materiales4

#7 Propiedad dieléctrica-. tomando suaplicación en un condensador, incrementan lacapacidad del dispositivo. Oa que si se aplica un voltaje a una de las placasparalelas y el espacio entre ellas es vacío, su capacidad será4

C =ε A

d M onde ε es la permisividad del vacío.

8ientras que si el espacio entre las placas es llenado con un materialdieléctrico, la capacidad aumentará en un "actor Pk’:

C =kε Ad

M onde P=Q es la constante dieléctrica que varía dependiendo del

material .

(7 Ri%ide/ dieléctrica-. es la cantidad máxima de energía a altos voltajes quepuede albergar cierto material 5voltios por milM donde milA-.--# pulg7. Oa quelos electrones en las descargas de voltajes intentan pasar el materialdieléctricoM si este gradiente de voltaje es superior a la rigide! dieléctrica, seproduce el paso de electrones 5corriente7 a través del material perdiendo supropiedad como aislante .

07 0actor de pérdidas dieléctrico-. es la energía perdida que se convierte encalor en un condensador, por un circuito de corriente alterna 5anexo(7. &stoimplica que el voltaje induce la corriente a R-S cuando se encuentra undieléctrico entre las placas del condensador. 8ientras que si se usa undieléctrico real la corriente induce un voltaje de 123.4 M donde 4 es el ángulo deperdida dieléctrico y al producto 5 6 t% 4 se lo llama "actor de pérdida.

;na ve! aclarado sus propiedades principales, podremos anali!ar algunos materialescerámicos aislantes4

•

Porcelana eléctrica: consta de un >-T de arcilla, (>T de @i2( y un (>T de"eldespatoM compuestos que nombramos anteriormente. &sta composición 'ace

>

*ig.U. se observa un gráfcode conductividad térmica vs

temperatura


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que tenga buena plasticidad al estado crudo, amplio margen de tratamientotérmico y bajo costo económicoM sin embargo tiene un alto "actor de pérdidacomparado con otros materiales aislantes.

• Porcelana de esteatita: su composición es aproximadamente R-T de talco y#-T de arcilla. Jienen bajo "actor de pérdida, gran resistencia al impacto y seusa mayormente en la industria electrónica.

7I7LIO8RA0IA

#7 Jexto guía K0ndamentos de la ciencia e in%eniería de los materiales-9illiam 0- Smit

(7 )puntes de KMateriales Cer;micos por r. )ndrés Lópe! 3elá!que!5'ttp4//lope!va.:ordpress.com7

07 Jexto guía KCiencia e In%eniería de los materiales-Donald R- As5eland

7 KCrso de (ndamentos de Ciencias de Materiales de la ,ni!ersidadPolitécnica de


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&lectrical transport study o" potato starc'.docx Zuniga

9Propiedades eléctricas de los metales K&Xect o" annealing on t'e electrical properties o" insulating aluminum nitride

in 8?8 and 8?@ structures.Carlos B. 2rti!, 3ictor 8. $antojas , [il"redo 2ta%o9Bivera. 8ero

K&Xects o" annealing and plasma treatment on t'e electrical and optical

properties o" spin9coated ?JZ2 flms. ong9min Lee , Dae9


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8icrostructure and dielectric properties o" y/8n doped 1aJi20 ceramics 3.$aunovica,n, 3.3.8itica,b, Z.$rijica, Lj.Ziv=ovica. Coello

8icrostructure and t'e dielectric properties o" @iCN_@i0N ceramics "abricatedvia L$C3/C3? \iao"ei Liu,LitongZ'ang,Oongs'engLiun, *angOe,\iao:eiOi. Coello

U

resumen grupo 1 propiedades electricas

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