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Si se pudieran extraer todos los electrones susceptibles de ser extraídos de un metal, éste se
convertiría en un aislante. Desgraciadamente, remover los electrones, aún del más delgado
de los alambres, requiere de millones y millones de newtons de fuerza electrostática y produciría
millones y millones de volts de diferencia de potencial.
Aquí es donde entra el silicio. Mientras que los electrones de un metal se comportan como
un fluido denso, las cargas móviles del silicio actúan como un gas compresible. En el silicio
sólo unos cuantos átomos contribuyen con un electrón al mar de electrones, de hecho, el silicio
en sí mismo no contribuye y el silicio ultra puro es un aislante. Son las impurezas incluidas
en el silicio las que contribuyen con electrones libres. Si colocáramos una pequeñísima
fracción de un uno por ciento de las impurezas en una muestra de silicio, entonces el material
resultante sería mucho más compresible que el mar de electrones de un metal. Esto reduciría
el voltaje y la fuerza necesarios para convertir el material de conductor en aislante. El mar
de electrones de un metal no es muy compresible; el gas de electrones en el silicio sí lo es.
Así es que si pudiéramos sacar el mar de electrones de un conductor, podríamos convertirlo
en un aislante. Sería como apagar un interruptor, pero sin hacer casi nada de trabajo. Sólo
aplicar un empujón eléctrico en la forma de una repulsión y la corriente podría ser encendida
o apagada.
El transistor de efecto de campo o FET (MPF -102) es básicamente una pequeña oblea de
silicio con dos puntas conectadas a la batería y a la tierra, respectivamente, y la punta puerta
conectada a una placa metálica colocada sobre la oblea. Cuando la punta puerta se electrifica
negativamente, saca el gas de electrones del silicio y lo convierte en un aislante. Actúa
como un interruptor que es apagado por puro voltaje. Simplemente sostener un objeto cargado
negativamente cerca de la punta puerta aplicará una fuerza a los electrones en el pequeño
cable que los empujará hacia la placa metálica, la cual expulsará los electrones del silicio,
que cerrará el paso de corriente hacia el led.
El FET no se apaga en realidad por una carga neta negativa. Esta es una descripción súper
simplificada. En realidad es apagado por una diferencia en la carga neta del silicio y la placa
metálica. Se puede electrificar la placa metálica negativamente o electrificar el silicio positivamente.
Ambas situaciones apagarán al FET empujando (o sacando) hacia fuera los electrones
del silicio.
ESTRATEGIA DIDÁCTICA SUGERIDA
Que el profesor:
• Pida a sus alumnos con anterioridad el material para construir el sensor de campo (un sensor
por equipo es suficiente)
• Solicite a sus alumnos que discutan el cuestionario 8.1 incluido en el documento para el
estudiante. Pida que argumenten sus respuestas, pero no mencione las correctas.
• Realice en clase el armado del sensor. Explicando, con base en la introducción teórica, su
funcionamiento. Verifique que todos los sensores funcionen correctamente.
• Lleve a cabo las actividades “Sensor de campo” y “Visualización de líneas de campo eléctrico”.
• Solicite a sus alumnos que lleven a cabo la lectura Campo eléctrico. Pida que elaboren un
resumen de las ideas más importantes. Comente con ellos sus conclusiones.
• Si lo considera necesario refuerce los contenidos conceptuales mediante la exposición del
tema en clase.
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