Otras Propiedades Físicas: Eléctricas y Térmicas

Flashcards de vocabulario sobre las propiedades eléctricas y térmicas de los materiales, incluyendo bandas de energía, semiconductores, capacidad calorífica y conductividad térmica, basadas en los apuntes de Marta Fopiani.

Conductividad eléctrica ($\sigma$)

Propiedad que mide la facilidad de un material para transportar la carga eléctrica, calculada como la inversa de la resistividad ($\sigma = \frac{1}{\rho}$).

Resistividad ($\rho$)

Propiedad que mide el impedimento al tránsito de cargas tras la aplicación de un campo eléctrico, con unidades en $[\Omega \cdot m]$.

Conducción electrónica

Corriente que se origina a partir del flujo de los electrones en la mayoría de los materiales.

Conducción iónica

Movimiento neto de partículas cargadas que genera una corriente en materiales iónicos o cerámicos.

Electrones libres

Electrones capaces de ser acelerados en presencia de un campo eléctrico al ser promovidos a la banda de conducción.

Banda prohibida (Intervalo prohibido)

Regiones de energías que no pueden ser ocupadas por electrones y que separan las bandas de valencia y conducción.

Conductores

Materiales con bandas de valencia y conducción muy juntas (sin ancho de banda), con conductividades altas del orden de $10^7\,(\Omega \cdot m)^{-1}$.

Aislantes

Materiales con un intervalo prohibido de energía muy grande, dificultando el salto de electrones, con conductividades entre $10^{-10}$ y $10^{-20}\,(\Omega \cdot m)^{-1}$.

Semiconductores

Materiales con un intervalo prohibido pequeño que permite el salto de electrones bajo energía externa, con conductividades entre $10^{-6}$ y $10^4\,(\Omega \cdot m)^{-1}$.

Conductividad por Huecos

Fenómeno en semiconductores donde un estado electrónico vacante en la banda de valencia es ocupado sucesivamente por otros electrones, simulando el movimiento de una carga positiva.

Semiconductores intrínsecos

Aquellos cuyo comportamiento eléctrico es característico de metales puros y su conductividad depende de la temperatura y el ancho de banda.

Semiconductores extrínsecos

Materiales en los que se han introducido átomos de otro elemento (impurezas) para reducir el ancho de banda y aumentar la conductividad.

Semiconductor tipo N

Material extrínseco donde la impureza (donador) tiene más electrones de valencia que el material original, creando electrones libres sin formar huecos.

Semiconductor tipo P

Material extrínseco donde la impureza (aceptor) tiene menos electrones de valencia, generando huecos en la banda de valencia.

Temperatura de fusión ($T_m$)

Temperatura exacta (en sólidos cristalinos) a la que un sólido pasa a estado líquido tras haber pasado por un estado gomoso.

Temperatura de transición vítrea ($T_g$)

Temperatura a la que un sólido real pasa a un estado líquido viscoso o estado gomoso.

Temperatura máxima en servicio ($T_{max}$)

Temperatura más alta a la que un material puede usarse continuamente sin sufrir oxidación, cambios químicos o deformación excesiva.

Capacidad calorífica ($C$)

Propiedad que mide la capacidad de un material para absorber calor, definida como la energía necesaria para aumentar la temperatura en una unidad ($C = \frac{dQ}{dT}$).

Fonón

Cuanto de energía vibracional en un sólido, representado como ondas elásticas a lo largo de las filas de átomos.

Capacidad calorífica por unidad de volumen

Calor absorbido por unidad de volumen ($\rho \cdot C_p$), que suele ser constante en la mayoría de materiales excepto en espumas.

Coeficiente lineal de expansión térmica ($\alpha$)

Unidad de deformación por cada incremento de temperatura de $1\,^{\circ}C$. Se define como $\alpha = \frac{1}{L} \cdot \frac{dL}{dT}$.

Isotrópico (en expansión térmica)

Comportamiento donde la expansión es idéntica en todas las direcciones, típico de cerámicas cristalinas cúbicas o no cristalinas.

Fractura por choque térmico

Rotura de un material causada por tensiones internas generadas al sufrir cambios bruscos de temperatura, especialmente en materiales no isotrópicos.

Conductividad térmica ($k$)

Propiedad que mide la capacidad de un material para transferir energía calorífica, según la ley de Fourier: $q = -k \frac{dT}{dx}$.

Estado donador

Nivel de energía dentro del intervalo prohibido introducido por impurezas que ceden electrones en semiconductores tipo N.