Curso teórico de la física de semiconductores

Actividad 2: Reconocimiento general y de actores

Presentado por:

MARCELA SILVA RINCON

COD: 60392555

Tutor: Orlando Harker

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD

FÍSICA DE SEMICONDUCTORES

BOGOTA, 06 de marzo de 2014

INTRODUCCIÓN

A lo largo de nuestro aprendizaje autónomo en la UNAD es muy importante que aprendamos la importancia del compromiso que adquirimos con nosotros mismos y con la sociedad. En el curso teórico de Física de Semiconductores, encontramos un nuevo campo en el cual podemos aprender mucho del medio que nos rodea y que a muchos nos apasiona.

FASE 2.

MAPA CONCEPTUAL

Fase 3.

a) LISTADO DE LAS HERRAMIENTAS MATEMÁTICAS Y CONCEPTOS FÍSICOS

• Matemáticas:

o Ecuación de Schrödinger

o Estadística y Probabilidad

o Exponenciales complejas mediante la Identidad de Euler

o Ecuaciones diferenciales

o La place

o Derivadas

o Sumatoria de Efectos Dinámicos

o Índices de Miller

• Conceptos Físicos

o Fenómeno de la luz

o Relatividad General

o Dualidad Onda Partícula

o Principio de incertidumbre de Heisenberg

o Principio de equivalencia fundamental

o Física de Partículas

o Efecto Túnel

o Mecánica cuántica

o Cristalografía

De las herramientas matemáticas las más conocidas por mi son las derivadas, también vi estadística, probabilidad y ecuaciones diferenciales hace algunos años.

En cuanto a los conceptos de la física, he leído sobre la relatividad general y la física de las partículas.

b) LISTADO DE LOS DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES QUE SE USAN EN ELECTRÓNICA Y LOS SISTEMAS DONDE ÉSTOS SON EMPLEADOS

• Semiconductor

Semiconductor es un elemento que se comporta como un conductor o como aislante dependiendo de diversos factores, como por ejemplo el campo eléctrico o magnético, la presión, la radiación que le incide, o la temperatura del ambiente en el que se encuentre. Los elementos químicos semiconductores de la tabla periódica se indican en la tabla adjunta.

Elemento Grupos Electrones en

la última capa

Cd

12 2 e-

Al, Ga, B, In

13 3 e-

Si, C, Ge

14 4 e-

P, As, Sb

15 5 e-

Se, Te, (S)

16 6 e-

El elemento semiconductor más usado es el silicio, el segundo el germanio, aunque idéntico comportamiento presentan las combinaciones de elementos de los grupos 12 y 13 con los de los grupos 14 y 15 respectivamente (GaAs, PIn, AsGaAl, TeCd, SeCd y SCd). Posteriormente se ha comenzado a emplear también el azufre. La característica común a todos ellos es que son tetravalentes, teniendo el silicio una configuración electrónica s²p².

Semiconductores intrínsecos

Cuando se habla de semiconductores intrínsecos se hace referencia a que el elemento se comporta con las características propias con las que es encontrado en la naturaleza es decir se encuentra puro. Estos elementos tienen cuatro electrones de valencia por eso son llamados tetravalentes, y cuando forman enlaces covalentes con átomos vecinos, es decir que comparten sus electrones de valencia para formar octetos, los electrones se mantienen unidos y se impide su desplazamiento con lo que se reprime el paso de corriente eléctrica. Los enlaces covalentes entre estos elementos no son muy fuertes y se pueden abrir con fácilmente con la ayuda de una pequeña cantidad de energía que puede estar expresada en calor, luz o tensión, que hace que los electrones queden libres y así se pueda conducir carga eléctrica. La conductividad en los semiconductores intrínsecos, es decir la facilidad con la que los electrones pueden pasar por ellos, es muy bajo, por eso se utilizan métodos que sirven para aumentar dicha conductividad, estos métodos son los que originan los semiconductores extrínsecos.

Semiconductores extrínsecos

Cuando se habla de semiconductores extrínsecos se hace referencia a semiconductores intrínsecos que han sido modificados mediante un proceso llamado dopado, que consiste en introducirles o agregarles impurezas, es decir agregarle ciertas características de otros elementos, para que pueda haber conducción eléctrica.

Semiconductores Tipo N y Tipo P

Después de agregar impurezas que contengan mas electrones de valencia que el semiconductor intrínseco, el material quedara con exceso de electrones y muchos de estos estarán libremente moviéndose alrededor de los átomos.

Esta clase de impurezas se conocen como impurezas donadoras y mediante ellas se obtienen los semiconductores tipo N, si al contrario se agregan impurezas con menos electrones de valencia que el semiconductor intrínseco, el material quedara con carencia de electrones y exceso de huecos, entendiendo a estos como el espacio que queda con la ausencia de un electrón en el enlace.

Estos huecos quedan con carga positiva, y a la impurezas que producen el exceso de cargas positivas se conocen como impurezas aceptadoras y mediante ellas se obtienen los semiconductores tipo P.

Por ejemplo si el silicio, que es tetravalente, se dopa con elementos como el arsénico o fósforo que son pentavalentes, es decir con cinco electrones de valencia, al momento de realizar el enlace quedara un electrón libre, entonces se puede decir que hay exceso de electrones y por tal motivo se convierte en un semiconductor tipo N, si por el contrario el silicio se dopa con impurezas de galio o indio que son trivalentes, es decir con tres electrones de valencia, al realizar el enlace quedara un hueco debido a la falta de un electrón, y entonces se considerara que hay exceso de cargas positivas y por tal motivo se convierte en un semiconductor tipo P.

DIODOS

Es un componente electrónico que permite el paso de la corriente en un sentido y lo impide en el contrario. Está provisto de ánodo y cátodo, y de manera general conduce la corriente en el

sentido ánodo-cátodo. Se representa:

El diodo se obtiene a partir de la unión de materiales semiconductores P y N:

Diodo formado a partir de la unión P y N.

...