¿Qué son los semiconductores?

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Los semiconductores y la tecnología de semiconductores constituyen la base de la mayor parte de la industria electrónica actual.

Transistores, diodos, tiristores, transistores de efecto de campo, circuitos integrados y muchos otros componentes electrónicos tienen en común la tecnología del semiconductor. Todos estos componentes electrónicos se utilizan a diario en grandes cantidades en todas las formas de fabricación de productos electrónicos.

Gracias al enorme grado de flexibilidad que proporciona la tecnología de semiconductores, ha permitido que la electrónica se apodere de muchos ámbitos de la vida cotidiana, que hace cincuenta años no podían concebirse.

La tecnología de los semiconductores se basa, naturalmente, en los semiconductores, que son una forma especial de material cuya conductividad puede modificarse de diversas maneras.

Desarrollo de los semiconductores

Los primeros efectos de los semiconductores se observaron a principios del siglo XX. El hecho de que algunos materiales no fueran ni aislantes ni conductores se conocía desde hacía tiempo.

También se empezaron a utilizar algunos de los primeros dispositivos: el detector de radio «Cat’s Whisker» fue uno de los primeros. Se utilizó por primera vez en torno a 1906, y después, en la década de 1920, estos dispositivos se utilizaron de forma generalizada en las primeras radios de difusión.

En la década de 1920 se empezó a comprender mejor la teoría de los semiconductores, ya que se empezó a entender la física cuántica que hay detrás de su funcionamiento.

Sin embargo, no fue hasta que surgió la necesidad de utilizar diodos de microondas en los equipos de radar de la Segunda Guerra Mundial, cuando surgió el impulso para impulsar estos dispositivos.

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A finales de la década de 1940 se desarrolló el primer transistor y en la década de 1960 la tecnología avanzó y pronto empezaron a aparecer muchos dispositivos nuevos: transistores de efecto de campo, LED y, por supuesto, el circuito integrado.

Los semiconductores se investigaron durante muchos años y, aunque los primeros dispositivos se utilizaron a principios del siglo XX, se sabía poco sobre su funcionamiento. Poco a poco se fueron desvelando los secretos de su funcionamiento y se inventaron muchos dispositivos semiconductores y componentes electrónicos.

Introducción a los semiconductores

Una corriente eléctrica se produce cuando hay un flujo de electrones en una determinada dirección. Como los electrones tienen carga negativa, su movimiento significa que la carga fluye de un punto a otro y esto es lo que es una corriente eléctrica.

Para que la corriente fluya, los electrones deben poder moverse libremente dentro del material. En algunos materiales los electrones se mueven libremente por la red, aunque el número de electrones y los espacios disponibles para ellos se equilibran, por lo que el material en sí no lleva carga.

En estos materiales los electrones se mueven libremente pero de forma aleatoria. Al colocar una diferencia de potencial a través del conductor, se puede hacer que los electrones se desplacen en una dirección y esto constituye una corriente eléctrica. Muchos materiales son capaces de conducir la electricidad, pero los metales son los ejemplos más comunes.

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A diferencia de los metales, hay muchos otros materiales en los que todos los electrones están firmemente unidos a sus moléculas madre y no son libres de moverse. Por lo tanto, cuando se aplica un potencial a la sustancia, muy pocos electrones podrán moverse y fluirá muy poca o ninguna corriente.

Estas sustancias se denominan no conductoras o aislantes. Entre ellas se encuentran la mayoría de los plásticos, las cerámicas y muchas sustancias naturales como la madera.

Los semiconductores no entran en la categoría de conductores o no conductores. Se sitúan en un punto intermedio. Hay una gran variedad de materiales que entran en esta categoría, como el silicio, el germanio, el arseniuro de galio y un gran número de otras sustancias.

En su estado puro, el silicio es un aislante sin electrones libres en la red cristalina. Sin embargo, para entender cómo actúa como semiconductor, primero hay que observar la estructura atómica del silicio en estado puro.

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