¿Qué son los semiconductores y para qué sirven?

Tecnología para el día a día

Los semiconductores (SC) son materiales indispensables para la fabricación de teléfonos inteligentes, ordenadores, coches, frigoríficos y, en definitiva, de cualquier aparato electrónico. Se encargan de permitir, o no, el paso de la corriente eléctrica, por lo que son necesarios para la construcción de microchips y circuitos electrónicos.

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¿Qué son los semiconductores?

Los materiales semiconductores son todos aquellos que permite, o impiden, el paso de la corriente eléctrica en función de factores como la temperatura ambiente o el campo magnético al que está sometido.

A diferencia de los materiales conductores, que solo conducen electricidad, los semiconductores también funcionan como aislantes.

Características de los materiales semiconductores

Son capaces de pasar la corriente en una de sus dos sentidos con mayor facilidad.
Su resistencia es variable.
Son sensibles a la luz y al calor.

Normalmente los semiconductores están hechos de silicio (Si) y de germanio (Ge), elementos abundantemente presentes en la naturaleza. También se pueden fabricar semiconductores a partir de azufre (S), Boro (B) o cadmio (Cd).

Una de las características más curiosas que tienen es que sus propiedades eléctricas pueden modificarse mediante un proceso llamado dopado, que explicaremos a continuación, o bien mediante campos eléctricos o luz.

Tipos de semiconductores

En función de su pureza, los semiconductores se clasifican en dos grupos:

generacion electrica distribuida en una smart city

Semiconductores intrínsecos

Son materiales naturales que se pueden emplear directamente en los dispositivos. Están formados por un único tipo de átomos, dispuestos de manera que impiden el movimiento libre de los electrones alrededor de la molécula.

Semiconductores extrínsecos

Para poder utilizarlos en dispositivos deben pasar por un proceso de dopado, que consiste en añadir una pequeña cantidad de átomos de otros elementos, como el antimonio, el arsénico o el fósforo, transformando los semiconductores intrínsecos en extrínsecos.

Cuando se transforman los semiconductores intrinsecos en extrinsecos, pueden surgir dos tipos de semiconductores extrinsecos:

Tipo N o donadores: En el proceso de dopado se añade un tipo concreto de átomos al semiconductor para aumentar el número de portadores de carga libre negativos (o electrones). Se llama de tipo N por la carga negativa del electrón.
Tipo P o aceptores: Se consiguen añadiendo un cierto tipo de átomos para poder aumentar el número de portadores de carga libre positivos (hueco por el que pasa un flujo de electrones, dando lugar a la corriente eléctrica). Precisamente, se llaman de tipo P por la carga positiva que se produce.

¿Qué es la crisis de los semiconductores y cómo nos puede afectar?

La crisis de los semiconductores podría resumirse en la escasez de microchips y circuitos electrónicos, aunque es algo más compleja. Desde finales de 2020, un año marcado por la pandemia y el confinamiento, la demanda de dispositivos electrónicos se ha disparado.

Han confluido varios factores:

Por un lado, el teletrabajo, las clases online y el ocio digital hicieron crecer la demanda de ordenadores, tabletas y teléfonos inteligentes.
Por otro lado, existen numerosas industrias (automovilística, aeronáutica, electrodoméstica…) que dependen de la fabricación de semiconductores para poder cumplir con sus objetivos de producción.
A esto se le suma un tercer factor. Durante el confinamiento los fabricantes de semiconductores operaron con limitaciones, por lo que desde el inicio de 2020 se originó un problema de abastecimiento que, con el tiempo, se ha ido acentuando.
En paralelo, durante los últimos años, la digitalización y los avances tecnológicos emergentes han dado lugar a tecnologías disruptivas como los servicios en la nube, el Big Data, la Realidad Virtual Avanzada, el blockchain o la tecnología 5G.

Atravesamos un momento en el que tanto la industria como los consumidores demandan un alto volumen de electrónica y, por el momento, no se está pudiendo fabricar al ritmo que requiere el mercado. Todo ello ha desembocado en una crisis de escasez de semiconductores a nivel mundial. Como respuesta, multinacionales de Estados Unidos y Asia, los principales mercados, están abriendo nuevas fábricas para reequilibrar la oferta y la demanda, aunque llevará un tiempo.

Ejemplos de semiconductores y aplicaciones

Veamos algunos ejemplos de semiconductores y sus aplicaciones:

Diodos

Una de las características más importantes de los diodos es que convierten la corriente alterna en continua, por lo que son perfectos construir paneles fotovoltaicos, que transforman la energía solar en energía eléctrica.

Transistores

Los semiconductores también se utilizan para la fabricación de transistores o amplificadores de corriente. Ya que son elementos fundamentales para la producción de los dispositivos de consumo que utilizamos de manera cotidiana. Por ejemplo, se emplean en paneles o luces LED y en circuitos electrónicos de miles de dispositivos, como los microprocesadores y los microchips que usan los ordenadores o teléfonos inteligentes.

Circuitos electrónicos

Los circuitos electrónicos se construyen sobre una lámina de material semiconductor y son fundamentales en la fabricación de todo tipo de dispositivos electrónicos.

Cabe señalar que el grafeno también se utiliza para construir chips o circuitos electrónicos, aunque en sentido estricto no podría clasificarse como un semiconductor. Es un material de gran conductividad que disipa el calor de forma muy efectiva, aumentando así el rendimiento de los componentes electrónicos. No obstante, se trata de un híbrido entre un metal y un semiconductor que posee las mejores cualidades de ambos materiales.

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