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EL OCCIPITAL DE EINSTEIN (CIENCIA)

Semiconductores, una visión inicial

Jesús Madrigal Melchor y Raúl Alberto Reyes Villagrana

Semiconductores, una visión inicial

En la naturaleza existen diferentes estados de la materia, por ejemplo: sólidos, líquidos, gases, plasma, cristales-líquidos, etc., donde cada uno de los estados tiene sus propias características bien definidas; en este sentido nos centraremos en comentar sobre algunos materiales conocidos como conductores y aislantes de corriente eléctrica. Se les llama conductores  a aquellos materiales que son muy buenos conductores de electricidad; por el contrario, los aislantes son muy malos conductores de electricidad. Pero como en todo tipo de entorno, hay un nivel intermedio, en este caso se les conoce como semiconductores, como el Silicio, Germanio entre los más conocidos.

Llamados semiconductores, tienen las características de poder modular la conducción de electricidad por medio de una combinación de elementos que existen en la naturaleza y están representados en la tabla periódica en el grupo IV. Estos materiales nos han permitido desarrollar toda la electrónica actual; por ejemplo, con ellos se han fabricado los microprocesadores que llevan las computadoras, los rayos láser de estado sólido, y demás aparatos electrónicos que usamos en la vida cotidiana; sin éstos no tendríamos las comodidades que hoy en día disfrutamos.

La investigación que revolucionó el uso de los dispositivos semiconductores fue realizada en 1947 por William Shockley, Walter Brattain y John Barden, de los laboratorios Bell. Crearon lo que hoy conocemos transistor de Germanio. Por otro lado, en 1954, Faraday generó el transistor de Silicio.  Por este trabajo recibieron en 1954 el premio Nobel de Física.

Las propiedades físicas de los semiconductores, como es el transporte electrónico, se pueden modular, ya sea dopando el material, esto es, agregando impurezas de algún otra elemento o sustancia al material original; generando compuesto semiconductores, de dos o más materiales, etcétera.

Existe un sinnúmero de aplicaciones de los semiconductores que vemos y usamos a diario; por ejemplo, los electrodomésticos que se tienen en casa: licuadora, batidora, horno de micro-ondas, refrigerador; en los centros de entretenimiento; reproductores de audio y video, televisores y/o pantallas, consolas de videojuegos, juguetes; en los vehículos en que viajamos, como autos, camiones, aviones; en la telecomunicaciones, teléfonos fijo, teléfonos móviles, computadoras, llámese de escritorio o portátiles, tabletas; en los supermercados: los indicadores de precios, las basculas, las cajas al momento de pagar o los cajeros automáticos. En la fabricación casi de cualquier cosa están involucrados los semiconductores que están embebidos en los circuitos que hacen que funcione casi todo o posiblemente todo el entorno.

Pero aun nos es sorprendente ver la miniaturización de los dispositivos. La ley de Moore que nos indica cómo se aumenta el número de transistores en un chip cada par de años: en un intel core 7, se tienen 774 millones de transistores en un área de 249 mm2.  La pregunta importante es, ¿hasta qué nivel podremos seguir con la validez de la ley de Moore?

Una de las grandes aplicaciones actuales de los semiconductores es su uso en la tecnología LED, la cual es fundamental en los nuevos paradigmas de iluminación; oficinas, ciudades completas, luces de autos, entre otras. Por otro lado, en las nuevas televisiones, esta tecnología a incrementado su calidad y su manejo de energía. Esta tecnología LED, de hecho, ha promovido mucho lo que ahora se llama energía verde.

En nuestra próxima participación hablaremos de la física de semiconductores así como profundizaremos en algunos conceptos fundamentales que nos han permitido llevar la tecnología a lo que hoy conocemos.

jmadrigal.melchor@fisica.uaz.edu.mxicerarevi@hotmail.con

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