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El proceso de creación y aniquilación de electrones y huecos se denomina generación y recombinación, respectivamente. La resistividad de los semiconductores disminuye con el aumento de la temperatura porque a mayor temperatura, más energía reciben los electrones, que saltan de la banda de valencia a la banda de conducción. Los elementos químicos semiconductores de la tabla periódica se indican en la tabla adjunta. El comportamiento de los aislantes se debe a la barrera de potencial que se establece entre las bandas de valencia y conducción, que dificulta la existencia de electrones libres capaces de conducir la electricidad a través del material (para más detalles ver semiconductor). Los semiconductores también se utilizan para la fabricación de transistores o amplificadores de corriente.
- Los dispositivos semiconductores pueden presentar una serie de propiedades útiles, como pasar la corriente más fácilmente en una dirección que en otra, mostrar una resistencia variable y ser sensibles a la luz o al calor.
- En resumen, los semiconductores son fundamentales en la tecnología moderna, desempeñando roles cruciales en una variedad de aplicaciones que van desde sistemas de comunicación y control industrial, la electrónica de consumo hasta la generación y gestión de energía.
- Estos enfoques son capaces de explicar, por ejemplo, las diferencias tan enormes en las resistividades eléctricas de tales materiales.
- A diferencia de los aislantes, los materiales conductores son aquellos más propicios para la transmisión de cargas eléctricas, dadas las propiedades químicas de sus átomos.
Estructura de Metales
Por ejemplo, una configuración podría consistir en germanio dopado con p y dopado con n. Esto da lugar a un intercambio de electrones y huecos entre los materiales semiconductores con diferentes dopajes. El germanio dopado con n tendría un exceso de electrones y el germanio dopado con p tendría un exceso de huecos.
Estas cargas negativas, los electrones, son indivisibles e idénticas para toda la materia. Un material con una conductividad alta será un buen conductor de corriente eléctrica, mientras que un material con conductividad baja será un mal conductor de electricidad. Una resistividad baja implica que el material es un buen conductor de corriente eléctrica, mientras que una resistividad alta indica una alta oposición al flujo de corriente. La crisis de los semiconductores podría resumirse en la escasez de microchips y circuitos electrónicos, aunque es algo más compleja.
Portadores de carga (electrones y huecos)
Los materiales conocidos como semiconductores intrínsecos aumentan su ______ al variar la ______. La industria tecnológica hace un uso demasiado amplio de los semiconductores ya que son necesarios para la fabricación de microchips, transistores, diodos, etc. Por ejemplo, son la base de cómo funcionan las computadoras; hay una razón por la que lo llaman Silicon Valley. El futuro de los semiconductores está impulsado por la necesidad de fabricar dispositivos más pequeños, más rápidos, más eficientes y más baratos. La investigación y el desarrollo en esta área se centran en varias áreas clave, como la miniaturización, la energía y la sostenibilidad.
Semiconductores y superconductores: definición y propiedades
Por ejemplo, si a un cristal de Si (valencia atómica de cuatro) le añadimos impureza donante con átomos de 5 electrones de valencia (como el fósforo, arsénico o antimonio), dicho átomo encajará sin mayores dificultades en la red cristalina del Si. Cuatro de sus 5 electrones de valencia completarán la estructura de enlaces, quedando el quinto electrón débilmente ligado al átomo.12 Por tanto, este electrón se libera con facilidad y puede entonces moverse por la red cristalina, por lo que constituye un portador. 12 El número de electrones en el material superará ampliamente el número de huecos, y por tanto, los electrones serán los portadores mayoritarios (aunque no exclusivos) y los huecos son los portadores minoritarios. A causa de que los átomos con cinco electrones de valencia tienen un electrón extra que "dar", son llamados átomos donadores. Nótese que cada electrón libre en el semiconductor nunca está lejos de un ion dopante positivo inmóvil, y el material dopado tipo N generalmente tiene una carga eléctrica neta final de cero.
Además, tienen la ventaja adicional de que los chips que constituyen cada uno de los "pisos" del chip 3D, pueden ser de distintas tecnologías especializadas, por ejemplo, para comunicaciones, para memoria, para procesamiento, o para sensores. Unos años después del descubrimiento de Hall, en 1905, otro físico, John Ambrose Fleming se sumergió en la búsqueda de un detector de señales eléctricas y desarrolló el diodo de vacío, lo que se conoce hoy en día como el primer dispositivo electrónico. Poco tiempo después, más específicamente en 1907 Lee de Forest inventó el triodo, un dispositivo que no solo detectaba señales eléctricas, sino que también era capaz de amplificar señales tan solo añadiendo un tercer electrodo a la válvula. Los diodos ______ se utilizan para regular el voltaje, mientras que los diodos ______ emiten luz al ser polarizados correctamente. El aislamiento de clase I requiere que el cuerpo metálico y otras partes metálicas expuestas del aparato estén conectadas a tierra a través de un cable de tierra que esté tierraed en el panel de servicio principal, pero sólo necesita un aislamiento básico en los conductores. Los cables eléctricos pueden aislarse con polietileno, polietileno reticulado (mediante procesamiento por haz de electrones o reticulación química), PVC, Kapton, polímeros similares al caucho, papel impregnado de aceite, Teflón, silicona o etileno tetrafluoroetileno modificado (ETFE).
Conductores Aislantes
Los materiales que no conducen la electricidad se llaman aislantes como por ejemplo los plásticos, el vidrio o la madera. La Empresa “UnitecBlue” fue la responsable de inaugurar la primera planta dedicada a la producción de chips que tienen una producción de mil millones de semiconductores anuales. Gracias a estos avances, científicos de la Universidad Nacional del Sur lograron desarrollar un prototipo científico de una retina electrónica inteligente en trazado y distribución de cable eléctrico profesional una novedosa tecnología de chips denominada 3D. En ciertos semiconductores, los electrones excitados pueden relajarse emitiendo luz en lugar de producir calor. Estos semiconductores se utilizan en la construcción de diodos emisores de luz y puntos cuánticos fluorescentes.
Por lo cual, cualquier tipo de aislamiento se vuelve conductor cuando se le aplica una tensión lo suficientemente alta como para que dispare electrones de los átomos que constituyen el material. Comúnmente se atribuye como buenAislante el vidrio, el papel y el teflón, los cuales cuentan con una alta resistividad. Los materiales aislantes tienen la función de evitar el contacto entre las diferentes partes conductoras (aislamiento de la instalación) y proteger a las personas frente a las tensiones eléctricas (aislamiento protector). Un ejemplo de estos materiales son los polímeros similares al caucho, y la mayoría de plásticos que pueden ser de naturaleza termoestable o termoplástica. Esto significa que las cargas eléctricas de sus átomos (electrones) no pueden desplazarse libremente, de modo que estos materiales ejercen una determinada resistencia al paso de la corriente a través de ellos.
También se abordan otros temas relacionados como los semiconductores extrínsecos, flujo de corriente en materiales tipo n y p, uniones básicas pn y polarización de uniones pn. En conclusión, el futuro de los semiconductores está impulsado por la necesidad de fabricar dispositivos más pequeños, más rápidos, más eficientes y más baratos. La investigación y el desarrollo en esta área se centran en la miniaturización, la energía y la sostenibilidad, con el objetivo de crear dispositivos electrónicos más potentes y más sostenibles.
Emisión de luz
La conductividad de los semiconductores intrínsecos es determinada por la concentración intrínseca de electrones libres y huecos, que aumenta exponencialmente con la temperatura. Los semiconductores extrínsecos, dopados con impurezas, tienen una mayor concentración de electrones libres o huecos, lo que aumenta significativamente su conductividad. Los semiconductores son materiales cuya conductividad varía con la temperatura, pudiendo comportarse como conductores o como aislantes. Resulta que se desean variaciones de la conductividad no con la temperatura sino controlables eléctricamente por el hombre.
Los físicos Eugene Wigner y Frederick Seitz propusieron que los semiconductores tenían una «banda prohibida» de energía, que separaba los electrones que podían moverse libremente de aquellos que estaban atrapados en átomos individuales. Esta teoría explicaba por qué los semiconductores tienen una conductividad eléctrica intermedia. Los semiconductores son ampliamente utilizados en la tecnología moderna, especialmente en la fabricación de dispositivos electrónicos como diodos, transistores y circuitos integrados. Estos dispositivos son fundamentales para la electrónica moderna y se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones, desde computadoras y teléfonos móviles hasta sistemas de control industrial y equipos médicos. Las heterouniones se producen cuando se unen dos materiales semiconductores con dopaje diferente.
