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Semiconductor

Sustancia que posee una conductividad eléctrica que varía con la temperatura. Un semiconductor intrínseco es una sustancia pura, la cual, no estando sometida a la acción del calor o de otra radiación, tiene elevada resistividad. La sustancia va disminuyendo su resistividad a medida que va recibiendo energía en forma de calor, luz, etc.

A temperatura ambiente un semiconductor posee una conductividad menor que la de un metal. Según la teoría del estado sólido, los electrones que constituyen un material sólido sólo pueden tener energía cuyos valores estén comprendidos dentro de ciertos intervalos llamados bandas de energía, las cuales están separadas por las llamadas bandas prohibidas, o intervalos de energía no permitidos.

En un semiconductor intrínseco a 0 K de temperatura, todos los electrones ocupan completamente las bandas de energía más baja, llamada banda de valencia. A esta temperatura, ningún electrón puede saltar la banda prohibida y llegar a la próxima banda permitida, llamada banda de conducción, por lo tanto el material no conduce la corriente eléctrica. Pero a diferencia de los aislantes, la banda prohibida es lo suficientemente estrecha para poder ser saltada cuando los electrones reciben cierta energía (en forma de calor, radiaciones electromagnéticas, etc.). Cuando un electrón salta de la banda de valencia a la de conducción deja un "agujero o hueco" en la primera. En un semiconductor intrínseco, el número de electrones libres (responsables de la conducción) es igual al número de agujeros.

Cuando en una sustancia semiconductora pura se introducen ciertos tipos de impurezas, sus propiedades quedan modificadas, aumentando considerablemente su conductividad. Un semiconductor dopado, o sea, con impurezas, recibe el nombre de semiconductor extrínseco. El número de electrones de valencia de las impurezas puede ser mayor o menor que el del material semiconductor. En el primer caso, se trata de impurezas dadoras de electrones (son átomos pentavalentes) y el exceso de electrones permite el paso de la corriente. El semiconductor extrínseco se llama de tipo n pues la corriente es debida a cargas negativas, que constituyen los portadores mayoritarios. En el segundo caso se tienen impurezas aceptadoras de electrones (son átomos tetravalentes) y el defecto de electrones origina huecos en la banda de valencia. El paso de corriente es posible debido a que los electrones pueden ocupar provisionalmente dichos huecos. En este caso se habla de semiconductor de tipo p, pues los portadores mayoritarios son los huecos, los cuales pueden ser tratados con cargas positivas.

Los componentes electrónicos construidos a base de semiconductores han sustituido en la mayoría de aplicaciones a los tubos electrónicos de vacío o de gas, siendo hoy en día fundamentales en el campo de la electrónica aplicada. Sus mayores ventajas son: volumen reducido, mayor duración, gran velocidad de respuesta, etc. Se construyen diodos uniendo un semiconductor tipo n con otro tipo p. Un transistor puede obtenerse uniendo tres semiconductores p-n-p o bien n-p-n. Existen otras disposiciones, tales como las del transistor MOS. Por su sensibilidad a la luz, se fabrican fotoconductores y fotodiodos a base de material semiconductor. Actualmente, una de las aplicaciones más importantes de este tipo de materiales consiste en la obtención de circuitos integrados.

Señal

1. Variación del potencial o de alguna de las características de una corriente eléctrica, utilizada para transmitir información.

2. Indicación visual, auditiva, etc., limitada en el tiempo, que puede emitir una fuente energética o ser recibida por un sistema captor.

Señal analógica

Forma de onda o señal eléctrica cuya amplitud o frecuencia, o ambas a la vez, varían continuamente. La voz humana, por ejemplo, es un tipo de señal analógica. Se emplea en contraposición al término "digital".

Señal digital

La que representa, de forma discontinua en función del tiempo y bajo el formato de un conjunto de símbolos, la evolución de una magnitud característica del fenómeno considerado. Dicha señal suele representarse en función de bits (generalmente 0 y 1). Se dice también de las calculadoras y de los servomecanismos en general para indicar que tienen un sistema discontinuo, a base de dígitos. Igualmente, de los aparatos de medida que dan el resultado en números en vez de utilizar una aguja que se mueve en una escala graduada. Se emplea en contraposición al término "analógico".

Sincrociclotrón

En física nuclear, acelerador circular de partículas con el que se obtienen energías mucho más elevadas que con el ciclotrón. Consiste en un ciclotrón en el que se ha modulado la frecuencia del campo eléctrico con el fin de corregir la falta de sincronización de éste con las partículas aceleradas cuando estas últimas alcanzan cierta energía. Véase Ciclotrón.

Sintonizador

Aparato que no necesita ningún ajuste manual para llegar a la sintonización fina.

Solenoide

En electromagnetismo, conductor arrollado en forma de hélice, y que, recorrido por una corriente, posee las propiedades de un campo magnético uniforme (en los arrollamientos suficientemente largos) cuya dirección coincide con el eje del solenoide y cuyo sentido depende del que lleva la corriente. Véase también Bobina.

Superconductividad

Propiedad que poseen ciertos metales de disminuir bruscamente su resistencia eléctrica cuando se enfrían a una temperatura menor que la llamada temperatura de transición. Esta temperatura es siempre muy próxima al cero absoluto (4,1 K para el mercurio).

El fenómeno de la superconductividad fue descubierto en 1911 por Heike Kamerlingh-Onnes al enfriar mercurio mediante helio líquido, y actualmente existen más de 20 elementos químicos que lo presentan; entre ellos el estaño, aluminio, cinc, uranio, plomo, etc. En 1933 W. Meissner descubrió que los superconductores poseían también la propiedad de impedir la penetración en su interior de los campos magnéticos externos (propiedad llamada diamagnetismo). Los campos magnéticos externos menores que un cierto valor crítico son totalmente rechazados por los superconductores, pero si la intensidad magnética supera la crítica, el campo penetra parcialmente en su interior.

El fenómeno de la superconductividad (teoría BCS) fue interpretado en 1957 por Bardeen, Cooper y Schrieffer. Según estos autores, a la temperatura de transición aparece un estado de mínima energía para los electrones de la red, los cuales forman pares acoplados a la vibración de la red metálica. Los superconductores se utilizan para obtener potentes campos magnéticos, haciendo pasar la corriente inductora por alambres superconductores. (El valor del campo está limitado al valor crítico).

Debido a su poca disipación en el transporte de corriente y a la posibilidad de producir campos magnéticos con bobinas pequeñas y de bajo consumo, los superconductores se utilizan en la construcción de chips extremadamente rápidos, y generadores y aceleradores de partículas superpotentes.



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