Cuinant díodes

Va acabar el Nadal i es van apagar els led (‘light emitting diode’ o díode emissor de llum) que adornaven els nostres carrers, però molts continuen lluint a les nostres cases, per la qual cosa les sales netes on es fabriquen els semiconductors ‘p’ i ‘n’ que els formen han de continuar funcionant a ple rendiment.

Però ¿què és un semiconductor? És una substància les propietats de conducció de l’electricitat del qual són intermèdies entre les d’un conductor, com el coure, i un aïllant, com la ceràmica. L’element químic silici, Si, és un dels semiconductors més utilitzats a causa de les seves propietats elèctriques i químiques, i perquè es pot obtenir d’una matèria primera barata: la sorra de la platja, el principal component de la qual és el quars, de fórmula SiO2. Al quars cal treure-li l’oxigen per transformar-lo en silici, procés que els químics anomenem reacció de reducció; una vegada obtingut el silici pur, es fon i es deixa que es refredi lentament perquè els àtoms ocupin el lloc que li correspon per obtenir silici cristal·lí, cosa que significa que té tots els àtoms ordenats. Per facilitar aquest procés, el silici es va escalfant per zones i s’obté un cilindre, una espècie de llonganissa molt grossa que es talla un talls finets anomenats oblies.

Silici dopat

Però aquest silici monocristal·lí, és a dir, format per un únic vidre com els diamants, és un semiconductor que encara no serveix per fer els díodes, s’ha de dopar. No, no necessita anabolitzants ni altres substàncies prohibides que prenen alguns esportistes, dopar el silici cristal·lí és afegir-hi unes petitíssimes quantitats de substàncies similars per modificar les seves propietats elèctriques. S’hi solen afegir els seus veïns a la taula periòdica com ara el gal·li, Ga, o l’arsènic, As per als amics. El gal·li té un electró menys que el silici, per la qual cosa quan s’afegeix al silici dona lloc a un semiconductor ‘p’, o positiu, mentre que l’arsènic té un electró més, per la qual cosa dona lloc a un semiconductor ‘n’, o negatiu.

¿Com s’afegeixen aquestes petitíssimes quantitats de gal·li o arsènic al silici cristal·lí? ¿És com posar-hi una miqueta de sal a un àpat? El procés de dopat d’un semiconductor és diferent al de condimentar un menjar per dos motius: el primer és que en un àpat usualment hi ha aigua i, a l’afegir-hi sal, es dissol i es reparteix pel guisat quan el removem, mentre que el silici cristal·lí és sòlid, per la qual cosa si hi afegíssim una miqueta d’arsènic, no se l’empassaria; el segon motiu és que en el procés de dopat les quantitats afegides han de ser extraordinàriament petites: per preparar un semiconductor ‘p’ o ‘n’ s’hi ha d’afegir un àtom de gal·li o d’arsènic per cada 1.000.000 d’àtoms de silici. ¡Ni la trufa més exquisida s’afegeix en una quantitat tan petita! A més, el silici ha de continuar sent cristal·lí, no podem malbaratar la disposició d’uns àtoms respecte als altres, perquè llavors s’alterarien les propietats elèctriques que el fan tan interessant.

El que de vegades es fa és afegir els dopants mentre el silici està fos i així es reparteix uniformement. Altres vegades, quan es vol preparar un circuit integrat a escala microscòpica amb semiconductors ‘p’ i ‘n’, es vaporitzen les substàncies dopants i es llancen contra la superfície on prèviament s’han posat màscares per obtenir el circuit desitjat.

Sales blanques

Notícies relacionades

Illa, malgrat Sánchez

Ciutats sostenibles: no són utòpiques

D’altra banda, com que les quantitats de dopants són petitíssimes, no només s’han de controlar rigorosament, sinó que cal evitar qualsevol font de contaminació. Per això, aquests semiconductors dopats es preparen a les sales blanques o netes, en les quals l’aire és filtrat abans d’entrar-hi, els operaris vesteixen roba especial, molt més tancats que en un quiròfan, hi ha una pressió positiva, és a dir, superior a l’atmosfèrica perquè no hi entri aire de l’exterior, i tota la sala està recoberta d’una superfície de vinil amb formes arrodonides a les cantonades perquè no s’acumuli brutícia i sigui més fàcil netejar-la.

En aquestes sales no només es preparen els díodes per als led, sinó els que són presents als dispositius electrònics que fan funcionar els ordinadors i els telèfons mòbils. També s’utilitzen díodes als microprocessadors que controlen la major part dels aparells que ens envolten, des de la rentadora fins al cotxe d’encesa electrònica, per la qual cosa no podem viure sense ells. No és exagerat dir que avui la nostra vida es cuina a les sales blanques.