El manejo de los semiconductores es probablemente el mayor avance técnico del siglo pasado y el que ha permitido una revolución tan grande como el propio Internet. Pero la historia de los semiconductores es una historia curiosa que transcurrió no sin problemas. Así que hoy vamos a dar una repaso a esta curiosa historia de investigación y tenacidad y explicar por qué estos problemas son causados por la mayor de las ventajas que tienen los semiconductores y la característica que los hace tan útiles.
Los semiconductores, realidad o espejismo
Hoy día los semiconductores se manejan y manipulan con una precisión y control difícil de creer, pero no siempre fue así. Cuando se descubrió por primera vez las propiedades semiconductoras de algunos materiales estas parecían ser más fruto de errores de medición que de una realidad física ya que no había dos experimentos que dieran los mismos resultados. La comunidad científica se mostraba muy escéptica a la idea de que existieran estos materiales que no eran ni conductores ni aislantes.
En su momento fue el propio Wolfgang Pauli (Premio Nobel y famoso por su principio de exclusión) quien llegó a decir que no era eficiente seguir investigando sobre estos materiales ya que nadie sabía si quiera si realmente existían. Por suerte los físicos son gente muy tozuda y poca gente le hizo caso; gracias a eso hoy tenemos ordenadores, teléfonos móviles y electrodomésticos que en aquella época eran impensables. Pero la pregunta queda: ¿Qué pasaba con los semiconductores que a veces funcionaban y a veces no?
El problema de los semiconductores: las impurezas
La diferencia entre los conductores y los aislantes está en que en los metales los electrones se mueven libremente por el material mientras que en los aislantes los electrones están más fuertemente ligados a los nucleos atómicos y se necesita mucha energía para liberarlos de esta atracción y que pueda conducir la electricidad. Los semiconductores se encuentran en un punto intermedio siendo muy parecidos a los aislantes pero requiriendo muy poca energía para liberar los electrones y que el material conduzca la electricidad.
Y aquí es donde entran en juego las impurezas y la temperatura. Al necesitarse tan poca energía para conducir electricidad algunos semiconductores se vuelven conductores de la electricidad a temperatura ambiente ya que la energía térmica es suficiente para “liberar” los electrones. En otros semiconductores la energía térmica no es suficiente salvo que existan impurezas. Las impurezas introducen electrones menos ligados a los átomos, y por tanto hace posible que el material se vuelva conductor de mejor o peor calidad dependiendo de cuántas impureza haya.
El problema a principios y mediados del siglo pasado era que no se podía ni controlar ni medir la cantidad de impurezas con la precisión necesaria. Esto resultaba en que dos muestras aparentemente iguales poseían propiedades diferentes bajo las mismas condiciones, algo que no tenía ningún sentido. La parte buena es que con la evolución de las técnicas de creación de semiconductores se pudo controlar la cantidad de impurezas y utilizarlas para modificar al gusto las características y conseguir los ordenadores que tenemos hoy a nuestra disposición.