Fundamentos de Superconductores, Semiconductores y Efectos Termoeléctricos

Superconductores

Definición del efecto: La superconductividad es la capacidad intrínseca de ciertos materiales para conducir corriente eléctrica sin resistencia ni pérdida de energía en determinadas condiciones.

Causa del efecto: La resistividad eléctrica de un conductor disminuye gradualmente con la disminución de la temperatura. En algunos materiales, esta resistividad puede llegar a ser 0. La superconducción es un fenómeno de la mecánica cuántica.

Materiales y Propiedades

Materiales: Este efecto se observa en una gran variedad de materiales, incluyendo elementos simples como el estaño y el aluminio, diversas aleaciones metálicas, y algunos semiconductores fuertemente dopados.

Propiedades: La principal característica de los superconductores es la nula resistencia al paso de la corriente. No producen calor y, por lo tanto, no hay pérdida de energía. Una pequeña corriente puede circular indefinidamente sin necesidad de una fuente de alimentación.

Aplicaciones

Los superconductores se utilizan para crear campos magnéticos intensos para su uso en:

• Escáneres médicos.
• Frenos y aceleradores magnéticos.
• Imanes muy potentes.
• Cables sin caída de tensión.

Semiconductores

Los semiconductores pueden actuar como conductores o aislantes dependiendo de factores como el campo eléctrico, magnético y la presión. Existen dos tipos principales:

Tipos de Semiconductores

• Intrínsecos: Forman una estructura tetraédrica con enlaces covalentes. A temperatura ambiente, algunos electrones pueden moverse a la banda de conducción, dejando huecos en la banda de valencia.
• Extrínsecos: Se obtienen al añadir impurezas a los semiconductores intrínsecos.
  • Dopado N: Aumenta los electrones portadores.
  • Dopado P: Crea huecos adicionales.

Materiales y Aplicaciones

Materiales: El más común es el silicio, seguido del germanio y, más recientemente, el azufre.

Aplicaciones:

• Diodos: Unen un semiconductor tipo N con uno tipo P.
• Transistores: Pueden ser configuraciones NPN o PNP.

Fenómeno de Unión

Es la producción de electricidad a partir del contacto entre dos metales diferentes, dos semiconductores, o un metal y un semiconductor debido a la diferencia de temperatura entre ellos. Es un efecto termoeléctrico que convierte el calor.