Avances tecnológicos del siglo XXI y ejemplos de estos
Semiconductores
1.
2. 1. ¿QUÉ ES UN SEMICONDUCTOR?
2. SEMICONDUCTORES INTRÍNSICOS
3. SEMICONDUCTORES EXTRÍNSECOS
4. SILICO
5. GRAFENO
6. GERMANIO
7. APLICACIONES EN LA TECNOLOGÍA
8. PÁGINAS UTILIZADAS
3. 1.¿QUÉ ES UN SEMICONDUCTOR?
Un semiconductor es un material aislante que,
cuando se le añaden ciertas sustancias o en
un determinado contexto, se vuelve
conductor. Esto quiere decir que, de acuerdo a
determinados factores, el semiconductor
actúa a modo de aislante o como conductor.
Los semiconductores pueden ser intrínsecos o
extrínsecos.
4. Es un semiconductor puro. A temperatura ambiente se
comporta como un aislante porque solo tiene unos pocos
electrones libres y huecos debidos a la energía térmica.
En un semiconductor intrínseco también hay flujos de
electrones y huecos, aunque la corriente total resultante sea
cero. Esto se debe a que por acción de la energía térmica se
producen los electrones libres y los huecos por pares, por lo
tanto hay tantos electrones libres como huecos con lo que la
corriente total es cero. Los más utilizados son el Silicio y el
Germanio.
5. Son los semiconductores que están dopados, esto es que tienen
impurezas. Hay 2 tipos dependiendo de que tipo de impurezas tengan:
Tipo n:
Es el que está impurificado con impurezas "Donadoras", que son
impurezas pentavalentes. Como los electrones superan a los huecos en
un semiconductor tipo n, reciben el nombre de "portadores
mayoritarios", mientras que a los huecos se les denomina "portadores
minoritarios".
Al aplicar una tensión al semiconductor de la figura, los electrones libres
dentro del semiconductor se mueven hacia la izquierda y los huecos lo
hacen hacia la derecha. Cuando un hueco llega al extremo derecho del
cristal, uno de los electrones del circuito externo entra al semiconductor
y se recombina con el hueco.
Los electrones libres de la figura circulan hacia el extremo izquierdo del
cristal, donde entran al conductor y fluyen hacia el positivo de la batería.
6. Semiconductor tipo p
Es el que está impurificado con impurezas "Aceptoras", que son
impurezas trivalentes. Como el número de huecos supera el número
de electrones libres, los huecos son los portadores mayoritarios y
los electrones libres son los minoritarios.
Al aplicarse una tensión, los electrones libres se mueven hacia la
izquierda y los huecos lo hacen hacia la derecha. En la figura, los
huecos que llegan al extremo derecho del cristal se recombinan con
los electrones libres del circuito externo.
En el circuito hay también un flujo de portadores minoritarios. Los
electrones libres dentro del semiconductor circulan de derecha a
izquierda. Como hay muy pocos portadores minoritarios, su efecto
es casi despreciable en este circuito.
7. El silicio es un elemento de la tabla periódica del grupo del carbono
muy abundante en la naturaleza al estar presente en la mayor parte
de las rocas. El silicio es uno de los elementos que mas aplicaciones
tiene Su efecto piezo- eléctrico se usa para sensores de presión de
condiciones extremas, y para "cristales de frecuencia" de relojes y
electrónica en general.
El silicio en estado purísimo es el mas importante semiconductor
para la fabricación de los componentes básicos de la electrónica
actual, diodos, transistores, tiristores, triacs etc. por lo que puede
decirse que el silicio ha sido base para el desarrollo de la
humanidad:la fabricación de las cerámicas convirtió al hombre de un
cosechador a un productor (de animal aventajado a creador) en los
comienzos de la civilización y luego con el invento del transistor de
silicio se volvió a producir el milagro y el hombre ha saltado de los
mecanismos lentos, pesados y voluminosos a la miniaturización que
parece no tener fin.
8. El grafeno es una alotropía del carbono. Pero ¿Qué es una alotropía? pues
bien es una propiedad química que poseen algunos materiales y que son
alotrópicos cuando se pueden presentar en diferentes estructuras (el mismo
material puede ser materiales diferentes).
Por ejemplo el carbono se puede presentar como diamante, como grafito y
también, como no, como grafeno. El grafeno ahora mismo está en proceso
de investigación, y se supone que los resultados van a dar un material con
enormes posibilidades, tantas como tuvo en su día el plástico, ya que estará
en todas partes.
Todavía no hay aplicaciones prácticas de este material, pero los expertos
creen que entre otras aplicaciones, se podría usar en pantallas sensibles al
tacto, para fabricar computadoras más rápidas o en celdas solares.
9. El germanio podría sustituir al silicio en los semiconductores
Químicos de la Ohio State University, en lugar de crear grafeno de átomos de carbono,
han utilizado láminas de átomos de germanio para crear una sustancia conocida como
germanane. Debido a sus numerosas ventajas sobre el silicio, podría convertirse en el
material de elección para los semiconductores.
El germanio se utilizó por primera vez para crear los microchips experimentales hace 60
años, Josué Goldberger, profesor asistente de química de la Ohio State se preguntaba si
estos conocidos materiales aún tenían posibilidades. “La mayoría de la gente piensa en
el grafeno como el material electrónico del futuro”, dijo. “Pero el silicio y el germanio
son todavía los materiales del presente. Sesenta años después han desarrollado técnicas
para la fabricación de chip con ellos. Así que hemos estado buscando formas únicas de
silicio y germanio con propiedades ventajosas, para obtener los beneficios de un nuevo
material, pero con un menor coste y el uso de la tecnología existente. ”
El material resultante se ha demostrado que conduce los electrones diez veces más
rápido que el silicio (y cinco veces más rápido que el convencional de germanio), lo que
significa que podría llevar una carga proporcionalmente mayor si se usa en microchips.
También es químicamente más estable que el silicio, no oxidante en presencia de aire o
agua, y además es mucho mejor en absorber y emitir luz – esto significa que podría
resultar particularmente útil en las células solares.
Goldberger y su equipo planean ahora en la investigación de cómo las propiedades del
material podría ser ajustadas, mediante el cambio de la configuración de los átomos
dentro de una sola hoja.
10. Estos materiales se utilizan en electrónica sólida
debido a su característica principal, permitiendo
el paso de corriente de acuerdo con nuestras
necesidades mediante transistores, leds o
rectificadores de corriente.
Estos dispositivos estan compuestos por
elementos de la tabla periódica ubicados en el
grupo IV debido a su comportamiento eléctrico.
El material más utilizado es el silicio pero
también se utiliza el germanio.
11. Transistor
El transistor es un dispositivo electrónico semiconductor que
cumple funciones de amplificador, oscilador, conmutador o
rectificador. Actualmente se les encuentra prácticamente en todos
los enseres domésticos de uso diario: radios, televisores,
grabadoras, reproductores de audio y vídeo, hornos de microondas,
lavadoras, reproductores mp3, teléfonos móviles, etc.
El transistor consta de un sustrato (usualmente silicio) y tres partes
dopadas artificialmente (contaminadas con materiales específicos en
cantidades específicas) que forman dos uniones bipolares, el emisor
que emite portadores, el colector que los recibe o recolecta y la
tercera, que está intercalada entre las dos primeras, modula el paso
de dichos portadores (base). El transistor es un dispositivo
controlado por corriente y del que se obtiene corriente amplificada.
12. Diodo
Un diodo es un componente semiconductor que permite la circulación de
electricidad en un único sentido. Consta de una pieza de cristal
semiconductor conectada a dos terminales eléctricos.
Es el más simple de todos los dispositivos semiconductores, pero hay una
gran variedad de ellos. Y debido a lo anterior existen una gran variedad
de aplicaciones de ellos. En nuestra vida diaria vemos una gran
cantidad de aplicaciones con ellos, empezando por los semáforos de
tráfico ya no están implementados con focos sino con LED's y también
las lamparas de mano y pronto veremos que ya no vamos a utilizar
focos en nuestras casas sino lamparas con LED's.
Entre algunas de sus aplicaciones estan la regulación de voltaje,
protección, procesamiento de señales.
