Todo lo que debe saber sobre los materiales electrónicos

Descripción

El espectro de los materiales electrónicos abarca semiconductores, conductores, dieléctricos, materiales magnéticos y superconductores. Cada clase de material ofrece propiedades eléctricas y físicas diferentes, de ahí que encuentre su aplicación en un dispositivo electrónico concreto. El conocimiento de sus características permite seleccionarlos y utilizarlos adecuadamente para lograr una alta eficiencia y fiabilidad del dispositivo.

Tipos comunes de materiales electrónicos

Los semiconductores incluyen el silicio, el germanio, el arseniuro de galio y el carburo de silicio, entre otros; todos estos materiales son muy importantes en microelectrónica e informática. El silicio es el más utilizado por su abundante disponibilidad y sus excelentes propiedades semiconductoras a bajo coste. El arseniuro de galio, a pesar de ser muy caro, ofrece prestaciones avanzadas en aparatos de comunicación de alta velocidad y fotovoltaicos gracias a su eficiente movilidad de electrones con un bandgap directo.

Los conductores -principalmente metales como el cobre, el aluminio, la plata y el oro- facilitan la transferencia eficaz de electricidad dentro de los dispositivos. El cobre es el metal más utilizado porque es un excelente conductor eléctrico y relativamente barato. El aluminio, más ligero y barato que el cobre, se utiliza en las líneas eléctricas aéreas y en muchos componentes de aparatos. El oro y la plata son muy conductores pero caros, por lo que se utilizan para fines especiales, como contactos, conexiones y otros componentes críticos.

Los materiales dieléctricos (aislantes) son cerámicas, vidrio, polímeros y materiales compuestos, básicos en condensadores eléctricos, placas de circuitos electrónicos y capas aislantes de circuitos integrados. Impiden la conducción eléctrica no deseada, protegiendo la integridad del dispositivo. Las cerámicas, como la alúmina y el titanato de bario, poseen una excelente estabilidad térmica unida a constantes dieléctricas elevadas, y se utilizan como condensadores y aislantes en aplicaciones de alta frecuencia.

Los inductores, los transformadores y el almacenamiento de datos se basan en materiales magnéticos. Las ferritas, económicas y eficaces a altas frecuencias, predominan en transformadores e inductores. Las aleaciones magnéticas, sobre todo la permalloy (una aleación de níquel y hierro), proporcionan la alta permeabilidad necesaria en sensores electrónicos y aplicaciones de blindaje magnético.

Los materiales superconductores (como las aleaciones de niobio-titanio y el óxido de itrio-bario-cobre, YBCO) se utilizan en aplicaciones electrónicas más avanzadas, como los imanes superconductores y los circuitos de computación cuántica. Su nula resistencia eléctrica por debajo de temperaturas críticas minimiza la pérdida de energía en aplicaciones de resonancia magnética y aceleradores de partículas.

Tabla comparativa de materiales para la industria electrónica

Para más detalles, consulte Materiales Avanzados de Stanford (SAM)

Preguntas frecuentes

¿Qué son los materiales electrónicos?

Los materiales electrónicos se refieren a tipos especiales de sustancias utilizadas en la producción de elementos electrónicos en función de sus características eléctricas, térmicas, magnéticas o mecánicas.

¿Por qué se utiliza habitualmente el silicio en electrónica?

El silicio es abundante y barato, y sus propiedades semiconductoras son lo suficientemente estables como para hacerlo muy útil para transistores, microchips y células solares.

¿Qué material tiene la conductividad eléctrica más alta?

El valor más alto de conductividad eléctrica corresponde a la plata, seguida del cobre y el oro, pero el mayor coste de la plata restringe su amplia aplicación.

¿Para qué se utilizan los materiales dieléctricos?

Los materiales dieléctricos son aislantes eléctricos que impiden la conducción eléctrica no deseada y permiten a los condensadores almacenar carga eléctrica.

¿Por qué los superconductores necesitan bajas temperaturas?

Los superconductores son materiales que presentan una resistencia eléctrica nula a bajas temperaturas, lo que permite el flujo de corriente eléctrica en su interior de forma indefinida sin pérdida de energía.