La definición más básica de un semiconductor sería un componente eléctrico que conduce la electricidad parte del tiempo. La electricidad es una parte esencial de nuestra vida cotidiana y está presente prácticamente en todas partes. En todos los hogares hay electrodomésticos, televisores, sistemas de satélite y una gran variedad de artículos más pequeños que funcionan con electricidad. Para que estos artículos funcionen, la electricidad tiene que llegar a ellos a través de cables que permiten que la electricidad fluya a través de ellos. Un conductor es simplemente un material que tiene la capacidad de conducir esta electricidad necesaria. Los semiconductores también conducen la electricidad, pero sólo en menor medida que los conductores normales. La cantidad de electricidad que se conduce depende del tipo de material que se utilice, así como de su mezcla y tamaño. Los semiconductores están hechos de materiales especiales que permiten una conductividad intermedia entre un aislante y un conductor. Esto sólo significa que tiene unas propiedades físicas muy singulares que se sitúan entre los aislantes, como el vidrio, y el aluminio, como los conductores. Para añadir impurezas a los semiconductores puros se utiliza un proceso denominado «dopaje» que cambia literalmente la conductividad del material.
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¿Qué hace que los semiconductores sean importantes?
Para entender lo importante que es el trabajo de los semiconductores, es importante entender la diferencia básica entre la electrónica y la electricidad. Ambos están relacionados de alguna manera con la energía eléctrica y pueden generarla, transferirla y utilizarla. La principal diferencia entre ambas es que la electricidad se ocupa básicamente de utilizar la energía eléctrica en aplicaciones de la vida real, como la iluminación, la calefacción o los motores. La electrónica, en cambio, se ocupa principalmente de aplicaciones como el control de la energía o la comunicación. Algunos ejemplos de dispositivos electrónicos son los termostatos, las radios o los controles de velocidad de los motores eléctricos. La verdadera importancia de un semiconductor es que puede ser tanto aislante como conductor. Un semiconductor puede utilizarse como conductor o como aislante. Las diferentes condiciones pueden afectar a la conductividad de un semiconductor. Cuando se combinan varios tipos diferentes de semiconductores, pueden generar propiedades eléctricas especiales en diversos dispositivos al permitir el control de señales eléctricas específicas. Los semiconductores se utilizan con frecuencia en la fabricación de dispositivos electrónicos y circuitos integrados.
Varios tipos de semiconductores
Hay dos categorías básicas de semiconductores: Extrínsecos e Intrínsecos. Los semiconductores intrínsecos están hechos de materiales muy puros y, por tanto, son muy malos conductores. Los semiconductores intrínsecos tienen un número igual de portadores negativos y positivos llamados electrones y huecos respectivamente. Un semiconductor extrínseco es aquel en el que la conductividad se mejora mediante la adición de impurezas, el proceso de dopaje. El dopaje puede producir dos categorías diferentes de semiconductores: de carga negativa (tipo n) o de carga positiva (tipo p). Los semiconductores están disponibles en forma de compuesto o de elemento. Los semiconductores más comunes y básicos son el silicio y el germanio. Tanto los semiconductores de silicio como los de germanio tienen una estructura cristalina que se denomina «red de diamante». Esto significa que el átomo está en el centro y todos sus vecinos están situados en las esquinas del tetraedro. Existen muchos semiconductores de elementos puros, así como aleaciones y compuestos. Los semiconductores compuestos tienen cierta ventaja, ya que pueden ofrecer una gama muy amplia de movilidades y huecos de energía. Esto significa simplemente que los materiales tienen cualidades y propiedades que se ajustan a requisitos muy específicos. Por esta razón, hay algunos semiconductores que se consideran semiconductores de banda ancha.
¿Por qué son importantes las propiedades de un semiconductor?
Los semiconductores tienen numerosas propiedades que no tienen los conductores ni los aislantes. Estas propiedades están definidas por los electrones que son capaces de saltar de la banda de valencia a la banda de conducción o viceversa. Una de las cosas que puede afectar a un electrón y darle la energía extra para hacer el salto a la banda de conducción es la temperatura. Esto, por supuesto, también deja un hueco en la banda de valencia donde el electrón se encontraba anteriormente. La luz también puede ser un elemento que proporcione un impulso de energía para crear un par «electrón-hueco». Este proceso se denomina absorción. Cuando la corriente en un semiconductor aumenta debido a la absorción de fotones, se denomina fotoconductividad. Los fotones tienen energías diferentes. El fotón es una partícula asociada a la luz que puede comportarse como onda o como partícula.

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