Dispositivo semiconductor
Un dispositivo semiconductor es un componente electrónico que se basa en las propiedades electrónicas de un material semiconductor (principalmente silicio , germanio y arseniuro de galio , así como semiconductores orgánicos ) para su función. Los dispositivos semiconductores han reemplazado a los tubos de vacío en la mayoría de las aplicaciones. Ellos llevan a cabo la corriente eléctrica en el estado sólido , en lugar de como electrones libres a través de un vacío (típicamente liberado por emisión termoiónica ) o como los electrones y los iones libres a través deun gas ionizado .
Los dispositivos semiconductores se fabrican como dispositivos discretos individuales y como chips de circuito integrado (IC), que constan de dos o más dispositivos, que pueden ser de cientos a miles de millones, fabricados e interconectados en una sola oblea semiconductora (también llamada sustrato) .
Los materiales semiconductores son útiles porque su comportamiento puede manipularse fácilmente mediante la adición deliberada de impurezas, lo que se conoce como dopaje . La conductividad de los semiconductores se puede controlar mediante la introducción de un campo eléctrico o magnético, mediante la exposición a la luz o al calor, o mediante la deformación mecánica de una rejilla de silicio monocristalino dopado ; por lo tanto, los semiconductores pueden ser excelentes sensores. La conducción de corriente en un semiconductor se produce debido a electrones y huecos de electrones móviles o "libres" , conocidos colectivamente como portadores de carga . Dopando un semiconductor con una pequeña proporción de una impureza atómica, como fósforo oboro , aumenta enormemente el número de electrones libres o huecos dentro del semiconductor. Cuando un semiconductor dopado contiene un exceso de agujeros, se denomina semiconductor de tipo p ( p para carga eléctrica positiva ); cuando contiene un exceso de electrones libres, se denomina semiconductor de tipo n ( n para carga eléctrica negativa). La mayoría de los operadores de carga móvil tienen carga negativa. La fabricación de semiconductores controla con precisión la ubicación y concentración de los dopantes de tipo py n. La conexión de semiconductores de tipo ny tipo p forma uniones p – n .
El dispositivo semiconductor más común en el mundo es el MOSFET ( transistor de efecto de campo semiconductor de óxido metálico ), [1] también llamado transistor MOS . A partir de 2013, cada día se fabrican miles de millones de transistores MOS. [2] Los dispositivos semiconductores fabricados por año han aumentado un 9,1% en promedio desde 1978, y se prevé que los envíos en 2018 superen por primera vez 1 billón, [3] lo que significa que hasta la fecha se han fabricado más de 7 billones.
Un diodo semiconductor es un dispositivo que normalmente se fabrica a partir de una única unión p – n. En la unión de un semiconductor de tipo py un semiconductor de tipo n se forma una región de agotamiento donde la conducción de corriente se inhibe por la falta de portadores de carga móviles. Cuando el dispositivo está polarizado hacia adelante (conectado con el lado p a un potencial eléctrico más alto que el lado n), esta región de agotamiento disminuye, lo que permite una conducción significativa, mientras que solo se puede lograr una corriente muy pequeña cuando el diodo está polarizado inversamente y por tanto, la región de agotamiento se expandió.
La exposición de un semiconductor a la luz puede generar pares de electrones y huecos , lo que aumenta el número de portadores libres y, por lo tanto, la conductividad. Los diodos optimizados para aprovechar este fenómeno se conocen como fotodiodos .Los diodos semiconductores compuestos también pueden producir luz, como en los diodos emisores de luz y los diodos láser .
