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¿Qué es un semiconductor?

¿Qué es un semiconductor?

Un semiconductor es un material que tiene ciertas propiedades únicas en la forma en que reacciona a la corriente eléctrica. Es un material que tiene una resistencia mucho menor al flujo de corriente eléctrica en una dirección que en otra. La conductividad eléctrica de un semiconductor está entre la de un buen conductor (como el cobre) y la de un aislante (como el caucho). De ahí el nombre de semiconductor. Un semiconductor también es un material cuya conductividad eléctrica puede ser alterada (llamada dopaje) a través de variaciones de temperatura, campos aplicados o la adición de impurezas.

Si bien un semiconductor no es un invento y nadie inventó el semiconductor, hay muchos inventos que son dispositivos semiconductores. El descubrimiento de materiales semiconductores permitió avances tremendos e importantes en el campo de la electrónica. Necesitábamos semiconductores para la miniaturización de computadoras y partes de computadoras. Necesitábamos semiconductores para la fabricación de piezas electrónicas como diodos, transistores y muchas células fotovoltaicas.

Los materiales semiconductores incluyen los elementos silicio y germanio, y los compuestos arseniuro de galio, sulfuro de plomo o fosfuro de indio. Hay muchos otros semiconductores, incluso ciertos plásticos se pueden hacer semiconductores, lo que permite que los diodos emisores de luz (LED) de plástico sean flexibles y se puedan moldear a cualquier forma deseada.

¿Qué es el dopaje electrónico?

Según el Dr. Ken Mellendorf, de Newton's Ask a Scientist: "Dopaje" es un procedimiento que hace que los semiconductores como el silicio y el germanio estén listos para su uso en diodos y transistores. Los semiconductores en su forma no dopada son en realidad aislantes eléctricos que no aíslan muy bien. Forman un patrón de cristal donde cada electrón tiene un lugar definido. La mayoría de los materiales semiconductores tienen cuatro electrones de valencia, cuatro electrones en la capa externa. Al poner uno o dos por ciento de los átomos con cinco electrones de valencia como el arsénico en un semiconductor de electrones de cuatro valencia como el silicio, sucede algo interesante. No hay suficientes átomos de arsénico para afectar la estructura cristalina general. Cuatro de los cinco electrones se usan en el mismo patrón que para el silicio. El quinto átomo no encaja bien en la estructura. Todavía prefiere colgar cerca del átomo de arsénico, pero no se mantiene apretado. Es muy fácil soltarlo y enviarlo a través del material. Un semiconductor dopado es mucho más parecido a un conductor que un semiconductor no dopado. También puede dopar un semiconductor con un átomo de tres electrones como el aluminio. El aluminio encaja en la estructura cristalina, pero ahora a la estructura le falta un electrón. Esto se llama un agujero. Hacer que un electrón vecino se mueva hacia el agujero es algo así como hacer que el agujero se mueva. Poner un semiconductor dopado con electrones (tipo n) con un semiconductor dopado con agujeros (tipo p) crea un diodo. Otras combinaciones crean dispositivos como los transistores.

Historia de los semiconductores

El término "semiconductores" fue utilizado por primera vez por Alessandro Volta en 1782.

Michael Faraday fue la primera persona en observar un efecto semiconductor en 1833. Faraday observó que la resistencia eléctrica del sulfuro de plata disminuía con la temperatura. En 1874, Karl Braun descubrió y documentó el primer efecto de diodo semiconductor. Braun observó que la corriente fluye libremente en una sola dirección en el contacto entre un punto de metal y un cristal de galena.

En 1901, se patentó el primer dispositivo semiconductor, llamado "bigotes de gato". El dispositivo fue inventado por Jagadis Chandra Bose. Cat bigotes era un rectificador semiconductor de contacto de punto utilizado para detectar ondas de radio.

Un transistor es un dispositivo compuesto de material semiconductor. John Bardeen, Walter Brattain y William Shockley co-inventaron el transistor en 1947 en los Laboratorios Bell.