Muchos de nuestros dispositivos electrónicos diarios se basan en transistores de una forma u otra. Los transistores son componentes electrónicos que se utilizan para controlar el flujo de corriente que pasa a través de un dispositivo. Actúan como interruptores controlados electrónicamente que se encienden y apagan, proporcionando señales binarias que los dispositivos pueden usar para procesar datos.
Como puede imaginar, los transistores están presentes en casi todos los dispositivos electrónicos que usa a diario. Los transistores se pueden fabricar a partir de varias materias primas. Sin embargo, los fabricantes prefieren usar silicona sobre cualquier otro material. Aquí hay tres razones.
1. El silicio es económico
El silicio es el segundo elemento más abundante en la corteza terrestre después del oxígeno. Aunque el silicio puro es raro, los materiales como la sílice (SiO2) están disponibles a simple vista en la playa u otros entornos arenosos.
Por lo general, puede identificar la sílice en la playa como los granos brillantes que brillan cuando manipula la arena en un día soleado.
La playa, sin embargo, no es un buen lugar para obtener silicio. La arena de la playa tiene demasiadas impurezas que la proporción de sílice y otros materiales no es la ideal. Los fabricantes comprarían a los proveedores de silicio o extraerían los materiales ellos mismos en lugares donde las concentraciones de sílice son densas.
En comparación con otros materiales metaloides, el silicio tiene una forma de purificación mucho más fácil y directa. Dado que la sílice es solo silicio y oxígeno combinados, todo lo que necesitas hacer es eliminar las partículas de oxígeno y te quedas con silicio puro.
El proceso consiste en introducir carbono con la sílice en un horno calentado hasta 3.632 grados Fahrenheit (2.000 grados Celsius). La energía del calor rompería el silicio y el oxígeno. Basado en estructuras atómicas, es más probable que el oxígeno se una al carbono, dejando silicio altamente concentrado en el proceso.
2. El silicio se utiliza para fabricar MOSFET que se utilizan en el procesamiento de chips
Los MOSFET (transistor de efecto de campo de óxido de metal y silicio) son el tipo ideal de transistor para fabricar procesadores y memoria como CPU, RAM, SSD y unidades flash. Como su nombre lo indica, los MOSFET están hechos de silicio. Hay varias cualidades de los MOSFETS que los convierten en los componentes ideales para fabricar chips de procesamiento. Estos incluirían:
- Eficiencia energetica. A diferencia de otros transistores, los MOSFETS están controlados por voltaje y no por corriente. Con el voltaje controlando la puerta y solo una cantidad mínima de corriente pasando a través del transistor, se consume menos energía.
- Conmutación de alta frecuencia. El uso de una corriente mínima para encender y apagar el MOSFET hace que este tipo de transistores sea ideal para aplicaciones de alta frecuencia, como en procesadores.
- Interferencia electromagnética baja. Las corrientes bajas evitan que los MOSFETS produzcan interferencias electromagnéticas que puedan afectar a otros componentes a su lado. Sin preocuparse por la interferencia electromagnética, los ingenieros pudieron empaquetarlos en formatos tan densos.
- Aislamiento natural. El silicio tiene propiedades que hacen que el aislamiento se produzca de forma natural. Otra razón por la que los MOSFETS se pueden empaquetar de forma densa es a través de su aislamiento natural.
- Grandes Termales. Las altas corrientes calientan los conductores. Dado que los MOSFET no usan mucha corriente, no se calientan tanto, a menos que los haga overclock, por supuesto.
- Overclockable. Ejecutar con poco calor también significa que los MOSFETS utilizados como interruptores se pueden estrangular mucho más en comparación con otros tipos de transistores.
Con sus muchas ventajas y aplicaciones, los MOSFETS son los transistores preferidos al fabricar componentes de chips electrónicos, pero ¿por qué utilizar silicio para fabricar transistores de efecto de campo en primer lugar? ¿Por qué no otros elementos?
Al fabricar transistores, los fabricantes deben utilizar un elemento con propiedades semiconductoras como el silicio. Los semiconductores son metaloides que no son conductores ni aislantes. Todavía permiten que la corriente fluya a través de ellos, solo que de una manera muy ineficiente.
El silicio puro es naturalmente un mal conductor. Sin embargo, al agregar impurezas como boro y fósforo, los ingenieros pudieron alterar las propiedades conductoras de semiconductores, lo que permite que los transistores cambien de conductor a aislante cuando se introduce voltaje, al igual que un cambiar.
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3. Proceso de fabricación sencillo
Aunque otros semiconductores tienen propiedades que pueden hacer mejores transistores de efecto de campo, el silicio sigue siendo el material preferido debido a su facilidad de fabricación. Esto significa menos complejidad, lo que se traduce en menos dinero gastado en herramientas especiales y procesamiento adicional.
Una de las principales razones por las que el silicio es más fácil de trabajar es debido a su alto punto de fusión. El punto de fusión del silicio es de 2.570 grados Fahrenheit (1.410 grados Celsius). Un material con un alto punto de fusión es esencial para la fabricación de microchips, especialmente si implementan gate-last Fabricación, que introduce una puerta ficticia que se utiliza como marcador de posición para hacer un molde donde se va a colocar la puerta activa real. instalado.
Otra propiedad que hace que el silicio sea más fácil de fabricar es su propiedad aislante natural. Cuando se introduce oxígeno en las capas superiores de silicio, forman una capa de metal-óxido-silicio (vidrio). El vidrio es un excelente aislante incluso en capas delgadas, lo que permite a los fabricantes tener un aislamiento gratuito, lo que les ahorra una tonelada de costos y tiempo de fabricación.
Además de ser barata, la producción de silicio también es mucho más importante que cualquier otra producción de semiconductores en el mercado. Con el silicio fácilmente disponible, los fabricantes no tienen que preocuparse por quedarse sin materias primas con las que trabajar, lo que nuevamente ahorra tiempo y genera más microchips, lo que se traduce en más ganancias.
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El silicio está en todas partes
El silicio es el semiconductor definitivo que permitió a nuestro mundo prosperar y convertirse en el gigante tecnológico que es hoy. Es responsable de hacer posible cierta tecnología y también es la razón por la que la mayoría del mundo puede disfrutar de la tecnología.
Aunque el silicio tiene muchas ventajas de fabricación que hacen que la industria tecnológica sea más rentable, usted, el consumidor, también se beneficia de la fabricación de silicio. Dispositivos electrónicos como teléfonos inteligentes, computadoras, consolas de juegos, televisores, cámaras CMOS y todos los demás dispositivos inteligentes se hacen asequibles debido al bajo costo de las materias primas y más fáciles fabricación.
El silicio es una parte tan importante de nuestra vida que, irónicamente, la sílice (silicio impuro) tiene que extraerse de entornos arenosos, mientras que el silicio puro se puede encontrar esparcido por toda nuestra casa.
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Deseoso de aprender cómo funcionaban las cosas, Jayric Maning comenzó a jugar con todo tipo de dispositivos electrónicos y analógicos durante su adolescencia. Estudió ciencias forenses en la Universidad de Baguio, donde se familiarizó con la informática forense y la seguridad cibernética. Actualmente está haciendo mucho auto-estudio y jugando con la tecnología para descubrir cómo funcionan y cómo podemos usarlos para hacer la vida más fácil (¡o al menos más genial!).
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