Dispositivos Semiconductores

Los dispositivos semiconductores están formados por un material que no es ni buen conductor ni buen aislante, se denomina semiconductor. Estos dispositivos han establecido amplias aplicaciones debido a su fiabilidad, compacidad y bajo coste.

Son componentes discretos que se utilizan en dispositivos de potencia, sensores ópticos compactos y emisores de luz, incluidos los láseres de estado-sólido. Tienen una amplia gama de capacidades de manejo de corriente y tensión, con valores nominales de corriente de más de 5.000 amperios y de tensión de más de 100.000 voltios.

Tienen un futuro probable, son los elementos clave de la mayoría de los sistemas electrónicos, incluidas las comunicaciones con los equipos de proceso de datos, de consumo y de control industrial.

¿Qué son los Dispositivos Semiconductores?

Los dispositivos semiconductores son componentes electrónicos que aprovechan las propiedades electrónicas de los materiales semiconductores. Entre estos materiales se encuentran el silicio, el germanio y el arseniuro de galio, además de los semiconductores orgánicos.

Estos dispositivos han sustituido a los tubos de vacío en muchas aplicaciones. Utilizan la conducción electrónica en estado-sólido en lugar de la emisión termoiónica en alto vacío.

Estos dispositivos se fabrican tanto para dispositivos discretos como para circuitos integrados, que comprenden desde unos pocos hasta miles de millones de dispositivos fabricados e interconectados en un único sustrato u oblea semiconductora.

Además, un material semiconductor es un dispositivo que permite el paso de corriente eléctrica a través de él. Tomemos como ejemplo el dispositivo CPU. Se compone de un gran número de transistores.

Del mismo modo, estos transistores comprenden el material semiconductor que permite el paso de la corriente y un interruptor controla todo esto. En el transistor, el paso de la corriente eléctrica se controla mediante acciones basadas en el estado del interruptor, ya esté encendido o apagado.

Por lo tanto, un dispositivo de este tipo, que permite el paso de la corriente a través de ellos parcialmente, lo llamamos Dispositivo Semiconductor.

Ejemplos de dispositivos semiconductores

Dado que estos dispositivos no son ni buenos aislantes ni buenos conductores, vamos a ver algunos ejemplos de dispositivos semiconductores: amplificadores operacionales, resistores, condensadores, diodos y transistores.

Estos dispositivos se integran en circuitos microelectrónicos complejos y se pueden fabricar fácilmente. Además, estos dispositivos también tienen un buen alcance en el futuro.

En lo que respecta a la formación de componentes principales para la mayoría de los instrumentos y sistemas eléctricos y electrónicos en una variedad de campos, por ejemplo, comunicaciones, procesamiento de datos, consumo y, además, equipos de control industrial.

Tipos de Dispositivos Semiconductores

Clasificamos estos dispositivos en función de si son de dos terminales o de tres terminales. Por ejemplo, entre los dispositivos de dos terminales se incluyen el diodo, el diodo Zener, el fototransistor, el diodo Schottky, el diodo emisor de luz (LED), el diodo láser, la fotocélula, la célula solar, etc.

Algunos ejemplos de dispositivos semiconductores de tres terminales son el transistor bipolar, el IGBT, el TRIAC, el transistor de efecto de campo, el rectificador controlado por silicio, el tiristor, etc.

Diodo

Un diodo es un dispositivo semiconductor que consta de una única unión p-n. Las uniones p-n suelen formarse por la unión de materiales semiconductores de tipo p y tipo n. Esta formación se debe a que la región de tipo n tiene un mayor número de concentraciones de electrones, mientras que la región de tipo p tiene un mayor número de concentraciones de huecos. De ahí que este fenómeno se utilice para generar luz.

Transistores

Los transistores son de dos tipos: transistor de unión bipolar y transistor de efecto de campo. El transistor de unión bipolar se consigue mediante la formación de dos uniones p-n en dos configuraciones diferentes como n-p-n o p-n-p. En este tipo de transistor, las tres regiones formadas se denominan emisor, colector y base o región central.

El transistor de efecto de campo funciona según el principio de la conductividad y ésta puede alterarse por la presencia de un campo eléctrico.

Aplicaciones de los Dispositivos Semiconductores

Como ya se ha mencionado, los dispositivos semiconductores son la base de casi todos los dispositivos electrónicos. Algunas de las aplicaciones de los dispositivos semiconductores son:

• Los transistores son los componentes principales de varios circuitos integrados como los microprocesadores.
• De hecho, son los componentes principales en la construcción de puertas lógicas y otros circuitos digitales.
• Los transistores también se utilizan en circuitos analógicos como amplificadores y osciladores.
• Se utiliza en aplicaciones de alto voltaje.

Ventajas

• Como los dispositivos semiconductores no tienen filamentos, no se necesita energía para calentarlos y provocar la emisión de electrones.
• Como no se requiere calentamiento, los dispositivos semiconductores se ponen en funcionamiento tan pronto como se enciende el circuito.
• Durante el funcionamiento, los dispositivos semiconductores no producen ningún zumbido.
• Los dispositivos semiconductores requieren un funcionamiento de bajo voltaje en comparación con los tubos de vacío.
• Debido a su pequeño tamaño, los circuitos que utilizan dispositivos semiconductores son muy compactos.
• Los dispositivos semiconductores son a prueba de golpes y tienen una vida útil casi ilimitada.
• Los dispositivos semiconductores son más económicos en comparación con los tubos de vacío.
• Como no es necesario crear vacío en los dispositivos semiconductores, no tienen problemas de deterioro por vacío.

Desventajas

• El nivel de ruido es mayor en los dispositivos semiconductores que en los tubos de vacío.
• Los dispositivos semiconductores ordinarios no pueden manejar tanta potencia como los tubos de vacío ordinarios.
• En la gama de altas frecuencias, tienen una respuesta deficiente.

Preguntas Frecuentes