Semiconductores

ENSAYO DE SEMICONDUCTORES

INTRODUCCION

A continuación se analizaran algunas características importantes de los semiconductores, al igual que los usos que estos tienen en la vida cotidiana; como por ejemplo, entre los semiconductores comunes se encuentran elementos químicos y compuestos, como el silicio, el germanio, el selenio, el arseniuro de galio, el seleniuro de zinc y el telurio de plomo. Al igual que para incrementar el nivel de la conductividad se provocan cambios de temperatura, de la luz o se integran impurezas en su estructura molecular.

LOS SEMICONDUCTORES EN EL MICROPROCESADOR DE LAS COMPUTADORAS

Todos los circuitos integrados se fabrican con semiconductores, sustancias cuya capacidad de conducir la electricidad es intermedia entre la de un conductor y la de un no conductor o aislante. El silicio es el material semiconductor más habitual. Como la conductividad eléctrica de un semiconductor puede variar según la tensión aplicada al mismo, los transistores fabricados con semiconductores actúan como minúsculos conmutadores que abren y cierran el paso de corriente en sólo unos pocos nanosegundos (milmillonésimas de segundo). Esto permite que un ordenador pueda realizar millones de instrucciones sencillas cada segundo y ejecutar rápidamente tareas complejas.

El bloque básico de la mayoría de los dispositivos semiconductores es el diodo, una unión de materiales de tipo negativo (tipo n) y positivo (tipo p). Los términos "tipo n" y "tipo p" se refieren a materiales semiconductores que han sido dopados, es decir, cuyas propiedades eléctricas han sido alteradas mediante la adición controlada de pequeñísimas concentraciones de impurezas como boro o fósforo. En un diodo, la corriente eléctrica sólo fluye en un sentido a través de la unión: desde el material de tipo p hasta el material de tipo n, y sólo cuando el material de tipo p está a una tensión superior que el de tipo n. La tensión que debe aplicarse al diodo para crear esa condición se denomina tensión de polarización directa. La tensión opuesta que hace que no pase corriente se denomina tensión de polarización inversa. Un circuito integrado contiene millones de uniones p-n, cada una de las cuales cumple una finalidad específica dentro de los millones de elementos electrónicos de circuito. La colocación y polarización correctas de las regiones de tipo p y tipo n hacen que la corriente eléctrica fluya por los trayectos adecuados y garantizan el buen funcionamiento de todo el chip.

TECNOLOGIA FUTURA DE LOS MICROPROCESADORES

La tecnología de los microprocesadores y de la fabricación de circuitos integrados está cambiando rápidamente. En la actualidad, los microprocesadores más complejos contienen más de 50 millones de transistores y se prevé que en el 2010 contengan más de 800 millones de transistores.

Las técnicas de litografía también tendrán que ser mejoradas.

Actualmente el tamaño mínimo de los elementos de circuito es inferior a 0,2 micras. Con esas dimensiones, es probable que incluso la luz ultravioleta de baja longitud de onda no alcance la resolución necesaria. Otras posibilidades alternativas son el uso de haces muy estrechos de electrones e iones o la sustitución de la litografía óptica por litografía que emplee rayos X de longitud de onda extremadamente corta. Mediante estas tecnologías, las velocidades de reloj superan los 1.000 MHz.

Se cree que el factor limitante en la potencia de los microprocesadores acabará siendo el comportamiento de los propios electrones al circular por los transistores. Cuando las dimensiones se hacen muy bajas, los efectos cuánticos debidos a la naturaleza ondulatoria de los electrones podrían dominar el comportamiento de los transistores y circuitos. Puede que sean necesarios nuevos dispositivos y diseños de circuitos a medida que los microprocesadores se aproximan a dimensiones atómicas. Para producir las generaciones futuras de microchips se necesitarán técnicas como la epitaxia por haz molecular, en la que los semiconductores se depositan átomo a átomo en una cámara de vacío ultraelevado, o la microscopía de barrido de efecto túnel, que permite ver e incluso desplazar átomos individuales con precisión.

LOS ELECTRONES EN LOS SOLIDOS

Los electrones unidos a cualquier núcleo en particular también estarán influidos por los átomos vecinos. El efecto que esto tiene sobre los niveles de energía es semejante a los árboles en un bosque tropical, donde sus ramas están tan juntas que se entrecruzan hasta formar una red inseparable. Las cercanías de los átomos en un sólido hacen que los niveles de energía de los electrones se unan dentro de una serie de "bandas" continuas, separadas por "brechas de energía".

En la mayor parte de las circunstancias, sólo dos de las bandas de energía de un sólido tienen efecto sobre su comportamiento. Estas dos bandas se denominan banda de "valencia" y banda de "conducción". Si alrededor no hubiera energía extra, todos los electrones se asentarían en las bandas más bajas, siendo la banda de valencia la más alta de estas bandas llenas. Los electrones de la banda de valencia proveen la mayor parte de la fuerza que une y aglomera a los átomos para formar un sólido. La banda de conducción es la banda vacía más baja, la que queda directamente sobre la banda de valencia.

En las bandas llenas los electrones no se pueden mover, y de este modo están atascados. A temperaturas más altas, las vibraciones en el sólido envían a los electrones a través de la brecha, hasta la banda de conducción. En esta banda ellos tienen la posibilidad de moverse y por lo tanto de conducir la electricidad.

De este modo, es el tamaño de la brecha entre la banda de valencia y la banda de conducción lo que le da la propiedad a un sólido de ser un buen o un mal conductor. Si la brecha es grande,

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