Electrònica d’estat sòlid

La electrònica d'estat sòlid s'ocupa de circuits o dispositius construïts totalment de materials sòlids i en els quals els electrons, o altres portadors de càrrega, estan confinats enterament dins del material sòlid. El terme s'utilitza sovint per contrastar amb les tecnologies anteriors de buit i dispositius de tub de descàrrega de gas. També s'ha convingut a excloure del terme estat sòlid als dispositius electromecànics (relés, interruptors, discs durs i altres dispositius amb parts mòbils).

Un circuit integrat (IC) en una placa de circuit imprès. S'anomena circuit d'estat sòlid perquè tota l'acció elèctrica del circuit es produeix dins de materials sòlids.

DescripcióModifica

Encara estat sòlid pot incloure sòlids de monocristall, de policristall i amorfs referits a conductors elèctrics, aïllants i semiconductors, el material de construcció més sovint utilitzat és un semiconductor cristal·lí. Els dispositius d'estat sòlid comuns inclouen transistors microprocessadors i xips de memòria RAM. Un tipus especialitzat de RAM anomenada memòria flash utilitzada en les memòries USB i, més recentment, en les unitats d'estat sòlid per substituir els discs durs magnètics de rotació mecànica. Dins el dispositiu té lloc una quantitat considerable d'acció electromagnètica i de mecànica quàntica. La denominació es va imposar en la dècada de 1950 i en la de 1960, durant la transició des de la tecnologia del tub de buit cap als díodes i transistors semiconductor és. Més recentment, el circuit integrat (IC), el díode emissor de llum (LED) i la pantalla de cristall líquid (LCD) han evolucionat com altres exemples de dispositius d'estat sòlid.[1] En un component d'estat sòlid, la corrent està confinada a elements sòlids i compostos dissenyats específicament per commutarla i amplificar. El flux de corrent es pot entendre de dues maneres: com a càrrega negativa d'electrons i com deficiències d'electrons carregades positivament, denominades buits.

HistòriaModifica

Tot i que el primer dispositiu electrònic d'estat sòlid va ser el detector de bigotis de gat, un grec díode semiconductor inventat cap al 1904, l'electrònica d'estat sòlid va començar realment amb la invenció del primer treball transistor el 1947.[2] El primer transistor en funcionament va ser un transistor de contacte inventat per William Shockley, Walter Houser Brattain i John Bardeen a Bell Laboratories el 1947.[3] Abans, tots els equips electrònics utilitzaven tubs de buit, perquè els tubs de buit eren els únics components electrònics que podien amplificar : Una capacitat essencial en tots els electrònics.

El MOSFET (metall-òxid-silici transistor d'efecte de camp), també conegut com a transistor MOS, va ser inventat per Mohamed Atalla i Dawon Kahng en els Bell Labs el 1959.[4][5][6][7] Els avantatges del transistor MOS inclouen escalabilitat alta,[8] baixpreu [9] baix consum d'energia, i alta densitat.[10] El transistor MOS va revolucionar la indústria de l'electrònica,[11][12] i és el dispositiu semiconductor més comú del món.[6] [13]

La substitució de tubs de buit voluminosos i fràgils que consumeixen molta energia per transistors a la dècada de 1960 i 1970, va crear una revolució no només en la tecnologia sinó en els hàbits de les persones, ja que va fer possible el primers aparells realment portàtils en l'electrònica de consum, com el ràdio transistor, el reproductor de casset, el walkie-talkie i el rellotge de quars, així com els primers ordinadors pràctics i telèfons mòbils.

Uns exemples de dispositius electrònics d'estat sòlid són el xip microprocessador, la làmpada LED, la cel·la solar, el sensor d'imatge (CCD) usat a les càmeres i el làser de semiconductor.

El primer dispositiu d'estat sòlid va ser el "detector de bigotis de gat", utilitzat per primera vegada en 1930 en els receptors de ràdio. Es col·loca un filferro similar a un bigoti lleugerament en contacte amb un cristall sòlid (com el cristall de galena) per tal de detectar un senyal de ràdio per efecte de la unió de contacte. El dispositiu d'estat sòlid va fer pròpiament la seva entrada amb la invenció del transistor el 1947.

Vegeu tambéModifica

ReferènciesModifica

  1. Netbook Trends and Solid-State Technology Forecast. pricegrabber.com, p. 7. 
  2. Papadopoulos (2013) Solid-State Electronic Devices: An Introduction Arxivat 2017-12-29 a Wayback Machine., p. 11, 81-83
  3. Manuel, Castells. The information age : economy, society and culture. Oxford: Blackwell, 1996. ISBN 978-0631215943. OCLC 43092627. 
  4. «1960 - Metal Oxide Semiconductor (MOS) Transistor Demonstrated». The Silicon Engine. Computer History Museum.
  5. Lojek, Bo. History of Semiconductor Engineering. Springer Science & Business Media, 2007, p. 321-3. ISBN 9783540342588. 
  6. 6,0 6,1 «Who Invented the Transistor?», 04-12-2013. [Consulta: 20 juliol 2019].
  7. «Triumph of the MOS Transistor». Computer History Museum, 06-08-2010. [Consulta: 21 juliol 2019].
  8. Motoyoshi, M. «Through-Silicon Via (TSV)». Proceedings of the IEEE, 97, 1, 2009, pàg. 43–48. DOI: 10.1109/JPROC.2008.2007462. ISSN: 0018-9219.
  9. «Tortoise of Transistors Wins the Race - CHM Revolution». [Consulta: 22 juliol 2019].
  10. «Transistors Keep Moore's Law Alive». EETimes, 12-12-2018 [Consulta: 18 juliol 2019].
  11. Chan, Yi-Jen. Studies of InAIAs/InGaAs and GaInP/GaAs heterostructure FET's for high speed applications. University of Michigan, 1992, p. 1. «The Si MOSFET has revolutionized the electronics industry and as a result impacts our daily lives in almost every conceivable way.» 
  12. Grant, Duncan Andrew; Gowar, John. Power MOSFETS: theory and applications. Wiley, 1989, p. 1. ISBN 9780471828679. «The metal-oxide-semiconductor field-effect transistor (MOSFET) is the most commonly used active device in the very large-scale integration of digital integrated circuits (VLSI). During the 1970s these components revolutionized electronic signal processing, control systems and computers.» 
  13. Golio, Mike; Golio, Janet. RF and Microwave Passive and Active Technologies. CRC Press, 2018, p. 18-2. ISBN 9781420006728.