Semiconductor

Un semiconductor es un material que en algunos casos conduce la electricidad pero en otros no. Los buenos conductores eléctricos, como el cobre o la plata, permiten que la electricidad fluya fácilmente a través de ellos. Los materiales que bloquean el flujo de electricidad, como la goma o el plástico, se llaman aislantes. Los aislantes se utilizan a menudo para proteger a las personas de las descargas eléctricas. Como su nombre indica, un semiconductor no conduce tan bien como un conductor. El silicio es el semiconductor más utilizado, pero también se usa el arseniuro de galio.

Mediante la adición de diferentes átomos en la red cristalina (rejilla) del semiconductor se modifica su conductividad haciendo semiconductores de tipo n y de tipo p. El silicio es el semiconductor comercial más importante, aunque se utilizan muchos otros. Se pueden fabricar transistores, que son pequeños amplificadores. Los transistores se utilizan en ordenadores, teléfonos móviles, reproductores de audio digitales y muchos otros dispositivos electrónicos.

Al igual que otros sólidos, los electrones de los semiconductores sólo pueden tener energías dentro de ciertas bandas (es decir, rangos de niveles de energía) entre la energía del estado básico, que corresponde a los electrones fuertemente ligados a los núcleos atómicos del material, y la energía de los electrones libres, que es la energía necesaria para que un electrón escape completamente del material.

Componentes electrónicos basados en semiconductores

Historia

Los semiconductores ya se estudiaban en los laboratorios en la década de 1830. En 1833, Michael Faraday experimentó con el sulfuro de plata. Descubrió que al calentar el material éste conducía mejor la electricidad. Esto era lo contrario de cómo actuaba el cobre. Cuando el cobre se calienta, conduce menos electricidad. Otros experimentadores descubrieron otras propiedades de los semiconductores. En 1947, en los Laboratorios Bell de Nueva Jersey, se inventó el transistor. Esto condujo al desarrollo de los circuitos integrados, que alimentan casi todos los dispositivos electrónicos actuales.

Semiconductor-doping

Dopaje

El dopaje es el proceso de añadir una pequeña impureza a un semiconductor puro para cambiar sus propiedades eléctricas. Los semiconductores ligera y moderadamente dopados se denominan extrínsecos. Un semiconductor dopado a niveles tan altos que actúa más como un conductor que como un semiconductor se denomina degenerado. La mayoría de los semiconductores están hechos de cristales de silicio. El silicio puro tiene poca utilidad, pero el silicio dopado es la base de la mayoría de los semiconductores. El nombre de Silicon Valley se debe al gran número de empresas de semiconductores que se instalaron allí.

Semiconductores hoy

Hoy en día, los semiconductores se utilizan en todas partes. Los semiconductores se encuentran en casi todos los dispositivos electrónicos. Los ordenadores de sobremesa, Internet, las tabletas y los teléfonos inteligentes no serían posibles sin los semiconductores. Los semiconductores pueden convertirse en interruptores muy precisos con una pequeña cantidad de voltaje. El voltaje que el semiconductor no necesita puede enviarse a otros componentes eléctricos del dispositivo. Los semiconductores también pueden hacerse muy pequeños y muchos de ellos pueden caber en un circuito bastante pequeño. Como pueden hacerse tan pequeños, los dispositivos eléctricos de hoy en día pueden ser delgados y ligeros sin comprometer la potencia de procesamiento. Algunas de las empresas que dominan el negocio de los semiconductores son Intel Corporation, Samsung Electronics, TSMC, Qualcomm y Micron Technology.

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Preguntas y respuestas

P: ¿Qué es un semiconductor?

R: Un semiconductor es un material que en algunos casos conduce la electricidad pero en otros no. No conduce tan bien como los buenos conductores eléctricos como el cobre o la plata, y no bloquea el flujo de electricidad como los aislantes como el caucho o el plástico.

P: ¿Qué son los semiconductores de tipo n y de tipo p?

R: Los semiconductores de tipo N y de tipo p se crean añadiendo átomos diferentes en la red cristalina (rejilla) del semiconductor, lo que cambia su conductividad.

P: ¿Para qué se utiliza el silicio?

R: El silicio es el semiconductor comercial más importante y con él se pueden fabricar transistores, que son pequeños amplificadores utilizados en ordenadores, teléfonos móviles, reproductores de audio digital y muchos otros dispositivos electrónicos.

P: ¿Qué otros materiales se utilizan como semiconductores?

R: Además del silicio, el arseniuro de galio también se utiliza como semiconductor.

P: ¿Cómo se comportan los electrones en un material sólido?

R: Los electrones de los materiales sólidos sólo pueden tener energías dentro de ciertas bandas (es decir, rangos de niveles de energía) entre la energía del estado básico, que corresponde a los electrones fuertemente ligados a los núcleos atómicos del material, y la energía del electrón libre, que es la energía necesaria para que un electrón escape completamente del material.

P: ¿Por qué se utilizan a menudo los aislantes para proteger a las personas de las descargas eléctricas?

R: Los aislantes bloquean el flujo de electricidad, por lo que pueden utilizarse para proteger a las personas de las descargas eléctricas impidiendo que la corriente eléctrica pase a través de ellos.

P: ¿Cómo funcionan los transistores?

R: Los transistores actúan como pequeños amplificadores que toman una señal de entrada y la amplifican antes de emitirla a un nivel superior al que se introdujo originalmente.