Además de los materiales conductores y superconductores, también existen los materiales semiconductores eléctricos. Estos son un tipo de material que pueden funcionar como conductores o aislantes eléctricos, dependiendo de las condiciones en las que se encuentren.
¿Sabes cuáles son los materiales semiconductores eléctricos? Si no es así, llegaste al lugar indicado porque en este artículo te estaremos explicando cada una de las características que identifican a este tipo de materiales, así como sus propiedades y funcionamiento.
Así que, si quieres saber las diferencias entre un conductor eléctrico y un semiconductor, presta atención a cada uno de los datos que te daremos a continuación.
¿Qué son los materiales semiconductores eléctricos?
Cuando hablamos de materiales semiconductores, nos referimos esencialmente a aquellos materiales que además de ser conductores de electricidad, también pueden funcionar como aislantes, evitando que los electrones viajes a través de la composición del material.
Esto quiere decir que tienen un comportamiento dual, por lo que pueden ser utilizados para diferentes tareas en el mundo de electricidad, bridando una gran variedad de beneficios a cada uno de los usuarios que instalen este tipo de materiales en los circuitos eléctricos de un hogar.
¿Cuáles son los materiales semiconductores eléctricos?
Dentro de la clasificación de materiales semiconductores eléctricos podemos encontrar una gran variedad de elementos que se caracterizan por ser útiles tanto para conducir la electricidad, como para aislarla en los casos que sean necesarios.
Los principales materiales semiconductores eléctricos son los siguientes:
- Germanio: Este tipo de material semiconductor se utilizó en muchos de los primeros dispositivos, desde los diodos de detección de radar hasta los primeros transistores. Los diodos muestran una conductividad inversa más alta y un coeficiente de temperatura, lo que significa que los primeros transistores podrían sufrir una fuga térmica. Ofrece una mejor movilidad del portador de carga que el silicio y, por lo tanto, se utiliza para algunos dispositivos de RF. No se usa tan ampliamente en estos días como mejores materiales semiconductores están disponibles.
- Silicio: El silicio es el tipo de material semiconductor más utilizado. Su principal ventaja es que es fácil de fabricar y proporciona buenas propiedades eléctricas y mecánicas generales. Otra ventaja es que cuando se usa para circuitos integrados forma óxido de silicio de alta calidad que se usa para capas de aislamiento entre diferentes elementos activos del IC.
- Arseniuro de galio: El arseniuro de galio es el segundo tipo de semiconductor más utilizado después del silicio. Se usa ampliamente en dispositivos de alto rendimiento donde se utiliza su alta movilidad de electrones. También se utiliza como sustrato para otros semiconductores III-V, por ejemplo, InGaAs y GaInNAs. Sin embargo, es un material quebradizo y tiene una menor movilidad de orificios que el silicio, lo que hace que aplicaciones como los transistores CMOS de tipo P no sean factibles. También es relativamente difícil de fabricar y esto aumenta los costos de los dispositivos GaAs.
- Carburo de silicio: El carburo de silicio encuentra usos en varias aplicaciones. A menudo se usa en dispositivos de potencia donde sus pérdidas son significativamente menores y las temperaturas de funcionamiento pueden ser más altas que las de los dispositivos basados en silicio. El carburo de silicio tiene una capacidad de degradación que es aproximadamente diez veces mayor que la del propio silicio. Las formas de carburo de silicio eran tipos de material semiconductor que se usaban con algunas formas tempranas de LED amarillos y azules.
- Nitruro de galio: Este tipo de material semiconductor está empezando a estar más extendido en transistores de microondas donde se necesitan altas temperaturas y potencias. También se utiliza en algunos circuitos integrados de microondas. El GaN es difícil de dopar para dar regiones de tipo p y también es sensible a la ESD, pero relativamente insensible a la radiación ionizante. Se ha utilizado en algunos LED azules.
- Fosfuro de galio: Este material semiconductor ha encontrado muchos usos dentro de la tecnología LED. Se usó en muchos LED de brillo medio a bajo que producían una variedad de colores que dependían de la adición de otros dopantes. El fosfuro de galio puro produce una luz verde, dopado con nitrógeno, emite amarillo verdoso, dopado con ZnO emite rojo.
- Sulfuro de cadmio: Se utiliza en fotorresistores y también en células solares.
- Sulfuro de plomo: Utilizado como el mineral galeno, este material semiconductor se utilizó en los primeros detectores de radio conocidos como ‘Bigotes de gato’, donde se hacía un contacto puntual con el alambre de estaño en la galena para proporcionar rectificación de las señales.
Cada uno de estos tipos de materiales tienen la particularidad de que pueden transportar los electrones de un medio a otro, por lo que pueden actuar como conductores de electricidad y aislantes al mismo tiempo.
¿Para qué se usan los materiales semiconductores eléctricos?
Quizá no lo sabías, pero en la actualidad existe una gran cantidad de herramientas que han sido creadas con materiales semiconductores eléctricos, ya que son los que permiten su correcto funcionamiento.
Algunos de los usos que se les dan a los materiales semiconductores son los siguientes:
- Los sensores de temperatura están hechos con dispositivos semiconductores.
- Se utilizan en máquinas de impresión 3D.
- Utilizado en microchips y coches autónomos
- Se utiliza en calculadoras, placas solares, computadoras y otros dispositivos electrónicos.
- El transistor y el MOSFET utilizados como interruptor en circuitos eléctricos se fabrican utilizando semiconductores.
Como puedes ver, los semiconductores son más comunes de lo que creías. De hecho, este material se ha posicionado como uno de los más seguros al momento de hacer funcionar cierto tipo de instrumentos y herramientas, debido sobre todo a sus propiedades físicas.
¿Cuál es la importancia de los materiales semiconductores?
Los materiales semiconductores eléctricos son de suma importancia en ciertos tipos de herramientas, en los que, como te hemos mencionado antes, es esencial la participación de materiales que puedan servir tanto como conductores de electricidad, como de aislantes eléctricos.
Pero además, este tipo de material también es importante por una gran cantidad de razones, y es los electrodomésticos que usan este tipo de material suelen ser más portátiles, de un tamaño mucho más pequeño que otros, requieren menos potencia de entrada, tienen una vida útil más larga y son silencioso durante su funcionamiento.
Por esta razón, muchas personas suelen preferir los materiales semiconductores eléctricos, ya que resultan una gran elección para la instalación de circuitos eléctricos que alimenten a un dispositivo electrónico.