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¿Por qué los chips (o la fabricación de productos electrónicos) utilizan semiconductores en lugar de conductores?

Los semiconductores se han convertido en una parte importante de la vida y su uso es omnipresente.Sin semiconductores, no habría radio, ni computadoras, ni teléfonos móviles, ni televisores, ni lavadoras, ni videojuegos y, ciertamente, no habría impresión 3D, conducción autónoma, medicina inteligente ni energía fotovoltaica.El rápido desarrollo del Internet de las cosas también ha hecho que los semiconductores sean aún más versátiles.

A pesar de depender de la tecnología de los tubos de vacío (los tubos de vacío, también conocidos como tubos de electrones, fueron reemplazados por semiconductores por razones de alto costo, falta de durabilidad, tamaño y baja eficiencia, con electrodos y filamentos en su interior que son conductores), muchos dispositivos electrónicos fueron creado.Si recordamos los días de las válvulas de vacío, los televisores, los fonógrafos y las radios contenían circuitos de válvulas de vacío que requerían varios minutos de calentamiento cada vez que se encendían y eran extremadamente inestables.Durante los últimos 60 años, la tecnología de semiconductores ha permitido que los dispositivos sean más rápidos, más pequeños y más estables.

Entonces, ¿por qué utilizar semiconductores para fabricar estos dispositivos electrónicos, en lugar de conductores?

¿Qué son los semiconductores?Un semiconductor es un material que conduce electricidad entre un conductor (normalmente un metal) y un aislante (principalmente una cerámica).Los semiconductores pueden ser elementos puros (silicio o germanio) o compuestos (arseniuro de galio o seleniuro de cadmio).En el proceso de dopaje se añaden pequeñas cantidades de impurezas al semiconductor puro, lo que provoca un cambio significativo en la conductividad eléctrica del material.

La mayoría de los dispositivos electrónicos se fabrican a base de transistores, que a su vez realizan funciones como amplificación, osciladores y aritmética, todas realizadas mediante semiconductores.

Entonces, ¿por qué semiconductores y no conductores?

Debido a que los semiconductores tienen una amplia gama de conductividades, los conductores sólo tienen conductividades muy altas, que no siempre son necesarias en la vida cotidiana.Con semiconductores y un dopaje adecuado, la conductividad se puede modificar según las necesidades.Al mismo tiempo, no es posible dopar a los conductores, cuya naturaleza incontrolable hace imposible lograr exactamente lo que se necesita (imagínese que los conductores tienen una gran cantidad de portadores de carga y el dopaje tiene poco efecto).

Suponiendo que los puntos A y B de un circuito están conectados por un conductor, habrá un voltaje entre ellos y la corriente fluirá entre los dos puntos;No hay forma de controlar el flujo de corriente aquí.Por el contrario, si los puntos A y B están conectados por un aislante, la corriente no fluirá y es poco lo que se puede hacer para permitir que la corriente fluya (a menos que el voltaje aumente a un nivel inimaginable).

Sin embargo, si se utiliza un transistor entre los puntos A y B, proporciona un método poderoso para controlar la corriente.El transistor se sitúa entre los puntos A y B, añadiendo un nuevo punto C de modo que al aplicar una diferencia de tensión entre los puntos C y B hará que la corriente empiece a fluir entre A y B. Estas se pueden realizar a tensiones muy bajas (por debajo de 5 voltios). ) y corrientes bajas (bajo consumo de energía).No es posible utilizar únicamente conductores o aisladores.Debido a que los conductores siempre conducirán, los aisladores nunca conducirán y sólo los semiconductores logran abrirse y cerrarse.

Sin considerar a los jugadores extremos (algunos dirían que eligen un cachorro de tigre), la mayoría de la gente elegiría un gato.Para los jugadores extremos, ¿elegirían un tigre grande?La razón obvia es: incontrolable y feroz.Es muy parecido a un conductor y un semiconductor.

Tigre = conductor (sin control sobre la conductividad)

Cat = semiconductor (la conductividad se puede controlar mediante dopaje)

El mundo de la ciencia es riguroso y cualquier tecnología que no sea controlable no durará.