Este documento describe las características de los conductores, aislantes y semiconductores. Explica que los metales son buenos conductores debido a que sus electrones pueden moverse libremente. También describe las propiedades de los líquidos, gases y semiconductores y sus usos como conductores eléctricos. Finalmente, detalla los materiales usados comúnmente como aislantes sólidos, líquidos y gaseosos en aplicaciones como transformadores.

2. Introducción
 Son materiales cuya resistencia al paso de la
electricidad es muy baja. Los mejores
conductores eléctricos son metales, como el
cobre, el oro, el hierro y el aluminio, y sus
aleaciones, aunque existen otros materiales no
metálicos que también poseen la propiedad de
conducir la electricidad, como el grafito o las
disoluciones y soluciones salinas (por ejemplo,
el agua de mar) o cualquier material en estado
de plasma.

3. Características sólidos
 Características físicas:
 estado sólido a temperatura normal, excepto el mercurio que es líquido.
 opacidad, excepto en capas muy finas.
 buenos conductores eléctricos y térmicos.
 brillantes, una vez pulidos, y estructura cristalina en estado sólido.
 dureza o resistencia a ser rayados;
 resistencia longitudinal o resistencia a la rotura;
 elasticidad o capacidad de volver a su forma original después de sufrir
deformación;
 maleabilidad o posibilidad de cambiar de forma por la acción del
martillo; (puede batirse o extenderse en planchas o laminas)
 resistencia a la fatiga o capacidad de soportar una fuerza o presión
continuadas
 ductilidad: permite su deformación forzada, en hilos, sin que se rompa
o astille.

4.  Características químicas:
 Valencias positivas: Tienden a ceder electrones a los átomos con los que se
enlazan.
 Tienden a formar óxidos básicos.
 Energía de ionización baja: reaccionan con facilidad perdiendo electrones para
formar iones positivos o cationes
 Características eléctricas:
 mucha resistencia al flujo de electricidad.
 todo átomo de metal tiene únicamente un número limitado de electrones de
valencia con los que unirse a los átomos vecinos.
 superposición de orbitales atómicos de energía equivalente con los átomos
adyacentes
 La elevada conductividad eléctrica y térmica de los metales se explica así por
el paso de electrones a estas bandas con defecto de electrones, provocado por
la absorción de energía térmica.
 Ejemplos de metales conductores: Cobre. Este material es un excelente
conductor de las señales eléctricas y soporta los problemas de corrosión
causados por la exposición a la intemperie, por eso se usa para los cables.
También el aluminio es un buen conductor. La más baja conductividad
eléctrica la tiene el bismuto, y la más alta (a temperatura ordinaria) la plata.

5. Características líquidos
 El agua, con sales como cloruros, sulfuros y
carbonatos que actúan como agentes
reductores (donantes de electrones), conduce
la electricidad.
 Algunos otros líquidos pueden tener falta o
exceso de electrones que se desplacen en el
medio. Son iones, que pueden ser cationes, (+)
o aniones (-).

6. Características gaseosos
 Valencias negativas (se ioniza negativamente)
 En los gases la condición que implica el paso
de una corriente se conoce como el fenómeno
de descarga o "ruptura" eléctrica del gas: paso
de un comportamiento no conductor (baja
corriente) a conductor.
 Tienden a adquirir electrones
 Tienden a formar óxidos ácidos.
 Ejemplos: Nitrógeno, cloro, Neón (ionizados)

7. Características semiconductores
 Entre los semiconductores comunes se encuentran elementos químicos y
compuestos, como el silicio, el germanio, el selenio, el arseniuro de galio,
el seleniuro de cinc y el telururo de plomo.
 Para incrementar el nivel de la conductividad se provocan cambios de
temperatura, de la luz o se integran impurezas en su estructura molecular.
 Estos cambios originan un aumento del numero de electrones liberados (o
bien huecos) conductores que transportan la energía eléctrica.
 Los cuatro electrones de valencia (o electrones exteriores) de un átomo
están en parejas y son compartidos por otros átomos para formar un enlace
covalente que mantiene al cristal unido.
 Para producir electrones de conducción, se utiliza energía adicional en
forma de luz o de calor (se maneja como temperatura), que excita los
electrones de valencia y provoca su liberación de los enlaces, de manera
que pueden transportar su propia energía.

8.  Cada electrón de valencia que se desprende de su enlace covalente deja
detrás de sí un hueco, o dicho en otra forma, deja a su átomo padre con un
electrón de menos, lo que significa entonces que en ese átomo existirá un
protón de más.
 Las deficiencias o huecos que quedan contribuyen al flujo de la
electricidad (se dice que estos huecos transportan carga positiva). Éste es el
origen físico del incremento de la conductividad eléctrica de los
semiconductores a causa de la temperatura.
 Los cristales semiconductores de dividen en intrínsecos y extrínsecos. Un
cristal intrínseco es aquél que se encuentra puro (aunque no existe
prácticamente un cristal 100% puro); es decir, no contiene impurezas;
mientras que un cristal extrínseco es aquél que ha sido impurificado con
átomos de otra sustancia. Al proceso de impurificación se le llama también
dopado, y se utiliza para obtener electrones libres que sean capaces de
transportar la energía eléctrica a otros puntos del cristal.
 Los materiales extrínsecos se dividen en “tipo n” y “tipo p”.

9. Usos
 Aplicaciones de los conductores:
 Conducir la electricidad de un punto a otro (pasar
electrones a través del conductor; los electrones
fluyen debido a la diferencia de potencial).
 Establecer una diferencia de potencial entre un punto
A y B.
 Crear campos electromagnéticos (como en las
bobinas y electroimanes).
 Modificar el voltaje (con el uso de transformadores).
 Crear resistencias (con el uso de conductores no muy
conductivos).

10. Aislantes
 Aislantes sólidos:
 En los sistemas de aislación de transformadores
destacan las cintas sintéticas PET (tereftalato de
polietileno), PEN (naftalato de polietileno) y PPS
(sulfido de polifenileno) que se utilizan para envolver
los conductores magnéticos de los bobinados. Tienen
excelentes propiedades dieléctricas y buena
adherencia sobre los alambres magnéticos.
 Un buen aislante entre vueltas de las bobinas de
transformadores es el cartón prensado o pressboard,
el cual da forma a estructuras de aislación rígidas.

11.  Aislantes líquidos:
 Las propiedades físicas de los dieléctricos líquidos como por ejemplo: peso
específico, conductibilidad térmica, calor específico, constante dieléctrica,
viscosidad, dependen de su naturaleza, es decir de la composición química,
pero su rigidez dieléctrica, además está ligada a factores externos como por
ejemplo: impureza en suspensión, en solución, humedad, etc., que,
generalmente, reducen su valor, degradando la característica importante.
 Los fluidos o líquidos dieléctricos cumplen la doble función de aislar los
bobinados en los transformadores y disipar el calor al interior de estos
equipos.
 El líquido dieléctrico más empleado es el aceite mineral. El problema es
que es altamente inflamable.
 Fluidos dieléctricos sintéticos, (hidrocarburos) con alto punto de
inflamación.
 El líquido aislante sintético más utilizado desde principios de la década de
1930 hasta fines de los 70's fue el Ascarel o PCB, que dejo de usarse por
ser muy contaminante.
 Entre los nuevos líquidos sintéticos destacan las siliconas y los poly-alfa-
olefines. Tienen un alto costo, eso dificulta su masificación.

12.  Aislantes gaseosos:
 Los gases aislantes más utilizados en los transformadores son el aire y el nitrógeno,
este último a presiones de 1 atmósfera. Estos transformadores son generalmente de
construcción sellada. El aire y otros gases tienen elevadísima resistividad y están
prácticamente exentos de pérdidas dieléctricas.
 El SF6 (hexafluoruro de azufre) es otro gas aislante que se caracteriza por ser
incoloro, inodoro, no toxico, química y fisiológicamente inerte, no corrosivo no
inflamable y no contaminante. Por sus características dieléctricas es ideal como
medio aislante, tiene una rigidez dieléctrica muy elevada, tanto a la frecuencia
industrial como a impulso, gracias a su peculiar característica de gas
electronegativo. Con la captura de los electrones libres la molécula de SF6 se
transforma en iones negativos pesados, y por lo tanto poco móviles. La rigidez
dieléctrica del SF6 a la frecuencia industrial es por lo menos dos veces y media la
del aire a la presión de 5 kg/cm2, condición que permite lograr un dado nivel de
aislamiento con presiones relativamente bajas, lo cual implica sistemas de
contención simples y de completa confiabilidad. Este gas tiene menor capacidad de
disipación de calor que el aceite mineral, situación que se puede mejorar
aumentando la presión del SF6 en el tanque del transformador.
 Se suele aplicar el concepto de conductor iónico al electrólito situado entre dos
conductores que realizan procesos electroquímicos; por ejemplo, el líquido que hay
dentro de las baterías es un buen conductor iónico (0,001 a 0.01 ohmios/cm) y es a
su través que circulan los iones desprendidos de uno de los polos para llegar al otro
polo.
Este tipo de conductores se utiliza en las actuales pilas de combustible aunque se le
conoce como conductor protónico sólido; realmente no es sólido sino que presenta
cierta plasticidad.