Definición de Aislante, Conductor, Semiconductor, y Superconductor

Ángel Zamora Ramírez
Licenciado en Física

Los aislantes son materiales con una alta resistividad y que no permiten fácilmente el flujo de corriente eléctrica. Los conductores, por el contrario, son materiales con baja resistividad que tienen facilidad para conducir corrientes eléctricas a través de ellos. Los semiconductores son materiales que están en un punto intermedio entre ambos tipos y tienen diversas aplicaciones en la tecnología y la industria. Por último, un superconductor es un material que puede conducir electricidad con cero resistencia eléctrica y que, por lo tanto, podría decirse que su conductividad es infinita.

Los materiales en términos de su capacidad para conducir una corriente eléctrica a través de ellos se clasifican en cuatro tipos: aislantes, conductores, semiconductores, y superconductores.

Conductividad

Para entender el concepto de conductividad primero debemos de entender el concepto de resistividad. La resistividad eléctrica es una magnitud que determina la capacidad que tiene un material en específico para conducir una corriente eléctrica a través de este.

Supongamos que tenemos un alambre hecho de un material en específico, este alambre tiene una longitud l y un área transversal A. Al aplicar una diferencia de potencial sobre este medimos la magnitud de la corriente eléctrica generada y podemos calcular que tiene una resistencia eléctrica R. La resistividad eléctrica ρ de dicho material estará dada por:

La resistividad eléctrica tiene unidades de Ω⋅m. Una resistividad baja implica que el material es un buen conductor de corriente eléctrica, mientras que una resistividad alta indica una alta oposición al flujo de corriente.

Aunque la resistividad es una medida fiable de la capacidad de un material para conducir electricidad, es útil definir otra magnitud más directa para caracterizar esto. La conductividad σ es una magnitud que es inversa de la resistividad, es decir que:

La conductividad tiene unidades de S⁄m (siemens por metro). Un material con una conductividad alta será un buen conductor de corriente eléctrica, mientras que un material con conductividad baja será un mal conductor de electricidad.

Esta propiedad de los materiales depende de su estructura atómica. Los conductores tienen electrones libres en la última capa electrónica de sus átomos, lo cual hace que al aplicar una diferencia de potencial estos electrones comiencen a moverse en una dirección generando así una corriente eléctrica. Contrario a lo que pasa con los conductores, los aislantes tienen la última capa electrónica de sus átomos llena por lo que sus electrones no pueden moverse libremente para crear una corriente.

Aislantes

Los aislantes son materiales que tienen una baja conductividad y que no permiten que fluya una corriente eléctrica a través de ellos fácilmente. Esta propiedad de los aislantes se debe a que no poseen electrones libres en su estructura atómica.

Algunos ejemplos de aislantes son el vidrio, la madera, el plástico y la cerámica. Aunque a priori pareciera que los aislantes no tienen aplicación práctica en la construcción de circuitos eléctricos, la verdad es que se utilizan ampliamente para proteger los cables eléctricos, prevenir fugas de corriente eléctrica y optimizar el flujo de corriente eléctrica a través de un circuito.

Semiconductores

Los semiconductores, como su nombre lo indica, son materiales que en términos de conductividad se encuentran en un punto intermedio entre los aislantes y los conductores. Poseen una conductividad eléctrica moderada y pueden conducir corrientes eléctricas bajo ciertas condiciones, aunque no tan eficientemente como los conductores. Esta propiedad de los semiconductores puede ser regulada y modificada con distintos métodos como el “dopaje”.

Algunos de los semiconductores más utilizados son el silicio, el germanio y el carbono. La industria tecnológica hace un uso demasiado amplio de los semiconductores ya que son necesarios para la fabricación de microchips, transistores, diodos, etc.

Conductores

Los conductores son materiales que permiten fácilmente el paso de una corriente eléctrica a través de ellos, estos materiales tienen una conductividad eléctrica alta. La estructura atómica de los conductores se caracteriza por tener electrones libres en la última capa electrónica de sus átomos por lo que estos pueden moverse fácilmente en presencia de una diferencia de potencial.

Unos de los conductores eléctricos más conocidos son el cobre, el oro, el aluminio, el hierro, la plata y el grafeno, siendo este último el mejor conductor conocido. Las aplicaciones de los conductores son demasiado amplias tomando protagonismo su papel en la construcción de las redes eléctricas que conforman las ciudades en la actualidad.

¿Y los superconductores?

Existe una cuarta categoría en esta clasificación de materiales en términos de su conductividad eléctrica y son los superconductores. La capacidad que tienen estos materiales para conducir electricidad sin pérdidas de energía los hace ideales para ciertas aplicaciones científicas y tecnológicas.

No obstante, este estado de superconductividad sólo existe a temperaturas demasiado bajas lo cuál tiene limitaciones prácticas importantes. Actualmente existen diversos proyectos de investigación que buscan superconductores a temperaturas más elevadas, sin embargo, aún estamos lejos de poder lograr ese objetivo.

Por: Ángel Zamora Ramírez. Licenciado en Física egresado de la Universidad de Colima. Maestro en Ciencias en Ingeniería y Física Biomédicas egresado del CINVESTAV. Amante de la divulgación científica.

Art. actualizado: Sep. 2023; sobre el original de abril, 2015.

Datos para citar en modelo APA: Zamora Ramírez, A. (Sep. 2023). Definición de Aislante, Conductor, Semiconductor, y Superconductor. Significado.com. Desde https://significado.com/semiconductor/