Semiconductores simplificados: 5 datos imprescindibles
Descripción
Los semiconductores son la espina dorsal de la tecnología moderna y alimentan desde teléfonos inteligentes hasta soluciones de energía renovable. Entender sus propiedades clave puede ayudar a desmitificar su papel en la electrónica. He aquí cinco datos esenciales sobre los semiconductores:
- Los semiconductores son esenciales para dispositivos como teléfonos inteligentes, ordenadores y paneles solares, ya que permiten el funcionamiento de transistores, diodos y circuitos integrados.
- El silicio es el rey - El silicio es el material semiconductor más utilizado debido a su abundancia, estabilidad y excelentes propiedades eléctricas, aunque están surgiendo alternativas como el nitruro de galio (GaN) y el carburo de silicio (SiC)para aplicaciones de alto rendimiento.
- Actúan como conductores y aislantes - Los semiconductores tienen una capacidad única para alternar entre los estados conductor y aislante, lo que permite un control preciso de las señales eléctricas en los dispositivos electrónicos.
- El dopaje mejora el rendimiento - Las propiedades eléctricas de los semiconductores pueden modificarse añadiendo impurezas (dopaje), creando materiales de tipon (electrones adicionales) o de tipo p (deficiencias de electrones) para formar componentes esenciales como los transistores.
- Esenciales para la inteligencia artificial y las energías renovables - Los semiconductores avanzados impulsan los procesadores de inteligencia artificial, las redes 5G y las células solares eficientes, desempeñando un papel crucial en la tecnología de nueva generación y en el cambio hacia soluciones energéticas sostenibles.
Obleas y sensores en la fabricación de semiconductores
Las obleas son finas láminas de materiales semiconductores que constituyen la base para construir la mayoría de los dispositivos semiconductores. Suelen fabricarse con silicio de gran pureza, aunque pueden utilizarse otros materiales en función de las necesidades del dispositivo. Estas obleas se someten a una serie de pasos, como la fotolitografía, el grabado y el dopaje, para crear los intrincados circuitos de un dispositivo semiconductor.
Los sensores, que a menudo se fabrican con semiconductores, desempeñan un papel crucial en muchos sectores, como la automoción, la sanidad y la vigilancia del medio ambiente. Estos sensores pueden detectar cambios de temperatura, presión, luz e incluso composición química. Por ejemplo, los fotodetectores fabricados con semiconductores convierten la luz en señales eléctricas, lo que los hace esenciales para aplicaciones en cámaras y otros dispositivos de imagen.
Tabla comparativa de materiales para la industria de semiconductores
La siguiente tabla compara los materiales más utilizados en la industria de los semiconductores, mostrando sus propiedades, ventajas y aplicaciones típicas:
|
Material |
Conductividad eléctrica |
Banda prohibida (eV) |
Ventajas |
Aplicaciones comunes |
|
Silicio (Si) |
Moderado |
1.1 |
Abundante, estable, rentable |
Microchips, células solares, transistores |
|
Germanio (Ge) |
Alto |
0.66 |
Aplicaciones de alta velocidad |
Transistores, detectores |
|
Arseniuro de galio (GaAs) |
Alta |
1.43 |
Movilidad de electrones más rápida |
Luces LED, dispositivos de alta frecuencia |
|
Carburo de silicio (SiC) |
Moderado |
3.26 |
Alta conductividad térmica, robusto |
Electrónica de potencia, vehículos eléctricos |
Para más información, consulte Stanford Advanced Materials (SAM).
Preguntas más frecuentes
¿Cuál es el uso principal de los semiconductores?
Los semiconductores se utilizan principalmente en dispositivos electrónicos para controlar señales eléctricas, permitiendo funciones en aparatos como ordenadores, teléfonos inteligentes y equipos médicos.
¿Cómo se fabrican los semiconductores?
Los semiconductores se fabrican partiendo de materias primas como el silicio. A continuación, este material se transforma en obleas, que se tratan con diversos productos químicos, se graban y se estratifican para crear las propiedades electrónicas deseadas.
¿Qué papel desempeñan las obleas en la fabricación de semiconductores?
Las obleas son finas láminas de materiales semiconductores que sirven de base para los circuitos electrónicos. Estas obleas se procesan y cortan en trozos más pequeños para formar componentes semiconductores individuales.
¿En qué se diferencian los semiconductores de los conductores y los aislantes?
Los semiconductores tienen propiedades eléctricas que se sitúan entre las de los conductores y los aislantes. Pueden conducir la electricidad en determinadas condiciones, pero no tan libremente como los metales (conductores) ni tan restringidamente como los aislantes.
¿Por qué se utiliza tanto el silicio en la fabricación de semiconductores?
El silicio es abundante, estable y barato, lo que lo convierte en un material ideal para la producción masiva de semiconductores. Además, tiene un bandgap favorable, lo que permite un funcionamiento eficaz en una amplia gama de aplicaciones electrónicas.
