Fisica Semiconductores

MÓDULO FÍSICA DE SEMICONDUCTORES

MANUEL JULIÁN ESCOBAR DÍAZ

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD BOGOTÁ 2008

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El curso de Física de Semiconductores es de carácter teórico y corresponde a un segmento primordial de los fundamentos en Ciencias Básicas sobre los que se construye la técnica electrónica. Es un curso a distancia y de dos (2) créditos académicos. Durante estecurso, se tratarán temas fundamentales de la Física y la Ingeniería relacionadas. A continuación se resumen diversos aspectos. Se aborda brevemente la enunciación de los métodos y objetivos de la Ingeniería Electrónica, a fin de establecer el vínculo entre lo temas visto y la carrera propiamente dicha. El tratamiento del curso no tendrá formalidad matemática al 100%. Se espera que el curso sirva sólocomo un marco conceptual y operativo respecto a la física fundamental de los semiconductores y las estrategias de investigación que la vinculan con la Ingeniería Electrónica. Será muy útil si el estudiante está previamente familiarizado en alguna medida con una serie de conceptos provenientes de diversas áreas; algunos de ellos realmente se espera que sean ya manejados rutinariamente por losestudiantes (sobre todo los referentes a física), fruto de anteriores cursos. Se listan a continuación algunos de ellos: FÍSICA: Vibración, Onda, Energía, Carga Eléctrica, Potencia, Campos, Campo Eléctrico y Magnético, Potencial, Semiconductores. INGENIERÍA: Electrónica, Dopado, Materiales conductores y no conductores, transistores, Diseño, Componentes Eléctricos, Leyes de Ohm y Kirchoff,conductividad y uniones. Las dos unidades del curso son, explícitamente: PRIMERA UNIDAD, Fundamentos Teóricos, se remite casi exclusivamente a postulados, leyes o principios físicos y procedimientos o formulaciones matemáticas aplicadas a física fundamental; se hace énfasis en que los capítulos tendrán profundidad y extensión MUY VARIABLE, ya que se considera que ciertos temas de la Física de Semiconductores,asociados fuertemente a fenómenos eléctricos, son DE MUCHO MÁYOR INTERÉS PARA EL INGENIERO ELECTRÓNICO que otros, importantes en Física de Semiconductores, pero no siempre relevantes en Ing. Electrónica. 2

SEGUNDA UNIDAD, Ingeniería y Tecnología de semiconductores, es una introducción al campo tecnológico de los dispositivos usados en sistemas electrónicos basados en semiconductores simples ylas técnicas empleadas para su empleo, análisis y diseño (aclarando que el curso no se remite a configuraciones específicas para determinadas aplicaciones a partir de componentes semiconductores, sino a un esbozo conceptual contextualizado). Esto incluye un acercamiento al diseño y la investigación en semiconductores. Durante el curso las temáticas serán oportunamente desarrolladas, pero cabe laposibilidad que desde ya el estudiante intente responder estas preguntas: ¿Qué es “Semiconductor”? ¿Cuál es la diferencia entre semiconductores, conductores y aislantes? ¿Qué principios físicos gobiernan el comportamiento de un semiconductor? ¿Por qué es importante saber Física de Semiconductores en Electrónica? ¿En qué consisten las investigaciones adelantadas en Semiconductores y lasaplicaciones más avanzadas que de esta tecnología se conocen? ¿De qué forma se definen qué estándares eléctricos se requiere que tenga un semiconductor, y qué principios físicos se relacionan directamente? ¿Qué significa diseñar un Semiconductor? ¿Qué matemática puede usarse en el terreno de la Física de Semiconductores? Dentro de las actividades planeadas para la aprehensión de conocimientos, se encuentrala lectura de textos guías, el desarrollo de investigaciones cien por ciento libres y la revisión de artículos. Se espera que el estudiante se sienta motivado a realizar algunas experimentaciones basadas en el contenido teórico del curso.

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PRIMERA UNIDAD DIDÁCTICA FÍSICA FUNDAMENTAL DE SEMICONDUCTORES

A principios del siglo pasado (1895-1905) diversas revoluciones conceptuales en...