Definición de semiconductor

Un semiconductor, en los ámbitos de la electrónica y la física, es una sustancia o material. En determinados contextos, este puede ser un conductor (es decir, permite que pase a través de él la corriente eléctrica) o un aislante (impide que la corriente pase). De ahí que se los considere un punto medio entre ambos.

Si es conductor o aislante tiene que ver con factores como la temperatura o incluso la presión.

En la actualidad, los semiconductores más utilizados son el silicio y el germanio, que se emplean para construir dispositivos electrónicos de uso diario. Un tercer elemento altamente empleado con estos fines es el azufre.

El concepto surge de la palabra conductor, que significa algo o alguien que guía, que transmite, y que en latín es conductor. El prefijo semi- se utiliza para indicar casi o no del todo.

Conductores y aislantes.

Para comprender con mayor profundidad qué es un semiconductor, veamos las otras dos características.

En primer lugar, qué es un conductor. Con este nombre se conoce al elemento que se caracteriza por transmitir el calor o la electricidad a través de él. Los conductores son materiales que posibilitan el movimiento de electrones, y esto resulta de la poca resistencia del conductor a las cargas eléctricas.

Los conductores más utilizados son los siguientes:

• aluminio
• oro
• plata
• cobre
• hierro

Es decir, los conductores más empleados son metales. Sin embargo, otros elementos como el grafito también tienen esta utilidad. Entre los metales, el cobre posee la particularidad de costar mucho menos dinero que los demás: de ahí que sea usado, con frecuencia, en hogares.

Por otra parte, veamos qué es un aislante: la noción deriva de aislar, que a su vez proviene de isla (que hace referencia a la porción de tierra con agua a su alrededor y alejado de otras áreas con tierra). Significa que algo es separado del resto, abstraído u apartado.

Así es como los aislantes funcionan respecto de la electricidad: tienen una alta resistencia al paso de esta. De este modo, separan los conductores eléctricos: esto es lo que evita que una persona reciba una descarga eléctrica o que ocurra un cortocircuito. Son obligatorios durante una instalación eléctrica para prevenir accidentes.

Los aislantes más empleados son los siguientes:

• madera
• papel
• vidrio
• cerámica

Características.

Veamos a continuación algunas características de los semiconductores.

Funcionamiento según el contexto en el que se encuentra.

La capacidad de un semiconductor para ser un aislante o un conductor depende, fundamentalmente, de las circunstancias en las que se encuentre. Los cambios en condiciones externas impactan sobre el semiconductor.

Las variaciones en la temperatura alteran la resistividad de un semiconductor. ¿Qué es resistividad? Es la resistencia eléctrica (es decir, cómo se comporta frente a la electricidad) de un material.

Esta resistividad se mide en Ω/m, es decir ohm por metro (el ohm, u ohmio, es la unidad con la que se mide la resistencia eléctrica). Es, como su nombre sugiere, el fenómeno opuesto a la conductividad eléctrica, tal como se conoce a la capacidad de un material para permitir que la electricidad fluya a través suyo.

Por regla general, la resistividad baja prácticamente a cero cuando hay temperaturas próximas al 0°C. Así, ocurren dos escenarios:

• Si aumenta la temperatura de un semiconductor, se incrementa su conducción de electricidad (presenta menor resistividad)
• A la inversa, si baja la temperatura, hay más resistencia a la conducción y, por ende, el semiconductor adopta propiedades de un aislante.

Cuántos semiconductores existen.

En la tabla periódica hay 14 elementos que funcionan como semiconductores. Veamos cuáles son:

• Selenio (Se): una de sus características es que posee el efecto fotoeléctrico, es decir, convierte la luz en electricidad. Por tal motivo, su conductividad aumenta cuando está expuesto a una fuente de luz.
• Germanio (Ge): se utiliza principalmente en la espectroscopia de rayos gamma. Esto ocurre dado que su número atómico (32, es decir, 32 protones y 32 electrones) es mayor que el del silicio y permite una mayor interacción con estos rayos y también detecta de forma más eficiente la radiación.
• Silicio (Si): está principalmente vinculado con la industria química y la del aluminio. Fundamentalmente, se emplea en la fabricación de chips. Es el elemento electropositivo con mayor presencia en la Tierra, y además de usarse en chips se emplea en fundiciones (o aleación, donde se necesita al menos un metal), para fabricar vidrios o en cerámicas, ya que resiste las altas temperaturas.
• Cadmio (Cd): dada su alta resistencia a la corrosión, se emplea para construir baterías o revestimientos de metal. Es, sin embargo, uno de los elementos más tóxicos y uno de los que más se encuentra en alimentos, porque se acumula fácilmente en ellos (hojas de hortalizas, vísceras y tubérculos, entre otros).
• Aluminio (Al): este es otro material altamente resistente a la corrosión, es uno de los mejores conductores de electricidad (hasta dos veces más eficiente que el cobre) y, dada su rigidez, se utiliza también en componentes electrónicos.
• Boro (B): tiene múltiples usos, desde ser un conservante de la madera (por sus bajos niveles tóxicos) hasta funcionar como barrera frente a radiaciones. El ácido bórico, elemento de alta toxicidad, fue utilizado durante mucho tiempo como insecticida para detener las plagas de cucarachas en los hogares. Hoy no es recomendado para tales fines.

Otros elementos que funcionan como semiconductores son el indio (In), el carbono (C), el fósforo (P), el arsénico (As), el antimonio (Sb), el galio (Ga), el azufre (S) y el telurio (Te).

Tipos.

Si bien existen 14 elementos en la tabla periódica que funcionan como semiconductores, podemos clasificarlos en dos grandes grupos.

Los semiconductores intrínsecos, en primer lugar, son los que tienen un solo tipo de átomo en su estructura molecular, como el silicio. Sin embargo, cuentan con cuatro electrones que orbitan alrededor de cada átomo. Esto supone ocho electrones en la capa superficial de cada átomo (dado que, además, estos electrones forman enlaces covalentes). Son considerados semiconductores puros, ya que no tiene ni impurezas ni átomos aparte.

El silicio tiene mayores usos de este tipo pues existe en mayor cantidad y, además, resiste con muchos mejores resultados los aumentos de temperatura que otros semiconductores intrínsecos.

Por otra parte, los semiconductores extrínsecos son considerados menos puros, ya que cuentan dentro de sí con algunos elementos químicos. Aún si están en baja cantidad, tales elementos modifican su composición.

Usos.

Los semiconductores tienen diferentes empleos. Un ejemplo es que se usan para circuitos integrados: estos son construidos con transistores con conexiones en su interior. A través de ellos pasa corriente eléctrica, y dado que usualmente tienen un tamaño reducido (y menor costo), son muy requeridos. Son conocidos, asimismo, como microchips y son fabricados principalmente con silicio.

Pueden emplearse, además, para la construcción de transistores: los transistores, en electrónica, son dispositivos que cierran y abren circuitos. Se emplean para el control del flujo de corriente (por ende, también se utilizan como interruptores). Se construyen principalmente con silicio, arseniuro de galio y con germanio.

Finalmente, pueden aprovecharse como moduladores de transmisión eléctrica: un modulador es un dispositivo utilizado como amplificador de audio. Por tal motivo, un ejemplo de estos dispositivos construidos con un semiconductor es un amplificador de guitarra eléctrica. Estos sirven para potenciar (amplificar, más precisamente) al instrumento y que su sonido salga a través de un altavoz.

Citar este artículo

Fernández, A. M. (22 de agosto de 2022). Definición de semiconductor. Tipos, ejemplos y usos. Definicion.com. https://definicion.com/semiconductor/