Química para el día a día
Cocinando diodos
No es exagerado decir que hoy nuestra vida se cocina en las salas blancas, allí donde se producen los semiconductores presentes en la mayor parte de los aparatos que nos rodean
Adela Muñoz Páez
Catedrática de Química Inorgánica de la Universidad de Sevilla y miembro de la Red de Científicas Comunicadoras.
Adela Muñoz Páez
Terminó la Navidad y se apagaron los <strong>led</strong> ('light emitting diode' o diodo emisor de luz) que adornaban nuestras calles, pero muchos siguen luciendo en nuestras casas, por lo que las salas limpias donde se fabrican los semiconductores 'p' y 'n' que los forman tienen que seguir funcionando a pleno rendimiento.
Pero ¿qué es un semiconductor? Es una sustancia cuyas propiedades de conducción de la electricidad son intermedias entre las de un conductor, como el cobre, y un aislante, como la cerámica. El elemento químico silicio, Si, es uno de los semiconductores más utilizados debido a sus propiedades eléctricas y químicas, y a que se puede obtener de una materia prima barata: la arena de la playa, cuyo principal componente es el cuarzo, de fórmula SiO2. Al cuarzo hay que quitarle el oxígeno para transformarlo en silicio, proceso que los químicos llamamos reacción de reducción; una vez obtenido el silicio puro, hay que fundirlo y dejar que se enfríe lentamente para que los átomos ocupen el lugar que le corresponde para obtener silicio cristalino, lo que significa que tiene todos los átomos ordenados. Para facilitar este proceso, el silicio se va calentando por zonas y se obtiene un cilindro, una especie de salchichón muy gordo que se corta un finas lonchas llamadas obleas.
Silicio dopado
Pero ese silicio monocristalino, es decir, formado por un único cristal como los diamantes, es un semiconductor que todavía no sirve para hacer los diodos, hay que doparlo. No, no necesita anabolizantes ni otras sustancias prohibidas que toman algunos deportistas, dopar el silicio cristalino es añadirle unas pequeñísimas cantidades de sustancias similares a él para modificar sus propiedades eléctricas. Se le suelen añadir sus vecinos en la Tabla Periódica como el galio, Ga, o el arsénico, As para los amigos. El galio tiene un electrón menos que el silicio, por lo que cuando se añade al silicio da lugar a un semiconductor 'p', o positivo, mientras que el arsénico tiene un electrón más, por lo que da lugar a un semiconductor 'n', o negativo.
¿Cómo se añaden esas pequeñísimas cantidades de galio o arsénico al silicio cristalino? ¿Es como echarle un poquito de sal a una comida? El proceso de dopado de un semiconductor es distinto al de condimentar una comida por dos motivos: el primero es que en una comida usualmente hay agua y, al añadirle sal, esta se disuelve y se reparte por el guiso cuando lo removemos, mientras que el silicio cristalino es sólido, por lo que si le echáramos el poquito de arsénico, no se lo tragaría; el segundo motivo es que en el proceso de dopado las cantidades añadidas tienen que ser extraordinariamente pequeñas: para preparar un semiconductor p o n hay que añadir un átomo de galio o de arsénico por cada 1.000.000 de átomos de silicio. ¡Ni la trufa más exquisita se añade en una cantidad tan pequeña! Además, el silicio tiene que seguir siendo cristalino, no podemos estropear la disposición de unos átomos respecto a otros, porque entonces se alterarían las propiedades eléctricas que lo hacen tan interesante.
Lo que a veces se hace es añadir los dopantes mientras el silicio está fundido y así se reparte uniformemente. Otras veces, cuando se quiere preparar un circuito integrado a escala microscópica con semiconductores 'p' y 'n', se vaporizan las sustancias dopantes y se lanzan contra la superficie donde previamente se han puesto máscaras para obtener el circuito deseado.
Salas blancas
Por otro lado, como las cantidades de dopantes son pequeñísimas, no solo hay que controlarlas rigurosamente, sino que hay que evitar cualquier fuente de contaminación. Por ello, estos semiconductores dopados se preparan en las <strong>salas blancas</strong> o limpias, en las cuales el aire es filtrado antes de entrar en ellas, los operarios visten trajes especiales, mucho más cerrados que en un quirófano, hay una presión positiva, es decir, superior a la atmosférica para que no entre aire del exterior, y toda la sala está recubierta de una superficie de vinilo con formas redondeadas en las esquinas para que no se acumule suciedad y sea más fácil limpiarla.
En estas salas no solo se preparan los diodos para los led, sino los que están presentes en los dispositivos electrónicos que hacen funcionar los ordenadores y los teléfonos móviles. También se usan diodos en los microprocesadores que controlan la mayor parte de los aparatos que nos rodean, desde la lavadora hasta el coche de encendido electrónico, por lo que no podemos vivir sin ellos. No es exagerado decir que hoy nuestra vida se cocina en las salas blancas.
- Buenas noticias: si naciste este año, cobrarás el 100% de la pensión de jubilación
- Niño Becerra lanza un aviso a los que van a pedir una hipoteca: "A partir del mes de junio...
- Los comercios del extinto Llobregat Centre de Cornellà perdonan 1,3 M de deuda a cambio de "malvender" sus locales
- Hacienda está enviando este SMS a quienes hacen la declaración de la renta: qué significa
- Catalunya se encomienda a las próximas lluvias y al deshielo para dejar atrás la emergencia por sequía
- El nuevo bachillerato que arrasa en Catalunya: así es el ‘Batxibac’
- El Govern convoca de urgencia a Renfe para abordar el "desastre diario en Rodalies" tras el fallo en la renovación de los títulos gratuitos
- Estas son las enfermedades que la yuca ayuda a combatir