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UNIDAD 2
CONCEPTO DE FÍSICA DE SEMICONDUCTORES
OBJETIVO
El estudiante comprenderá el concepto de semiconductor y los principios físicos que existen detrás de su comportamiento eléctrico, analizando sus propiedades básicas, la forma como conducen, y cómo se obtienen los semiconductores P y N, y así tener los cimientos necesarios para el posterior estudio de los principales dispositivoselectrónicos.

TEMARIO
2.1 MODELOS DE BANDAS
2.2 SEMICONDUCTORES INTRÍNSECOS Y EXTRÍNSECOS
2.3 CONDUCCIÓN ELÉCTRICA EN SEMICONDUCTORES
2.4 UNIÓN P-N Y CARACTERÍSTICAS ASOCIADAS: DENSIDAD DE CARGA, CAMPO ELÉCTRICO, POTENCIAL ELECTROESTÁTICO, CAPACITANCIA Y RELACIÓN I-V
2.5 UNIÓN PIN




Los materiales semiconductores son pieza clave para el desarrollo de la tecnología electrónica.(Foto: DHD galleries).
Antes del desarrollo de los dispositivos semiconductores, la electrónica se basaba casi en su totalidad en válvulas de vacío o bulbos. (Foto: National).

INTRODUCCIÓN
Antes de comenzar con el estudio detallado de los dispositivos electrónicos, es conveniente conocer el material del que están hechos y sus peculiares propiedades eléctricas, sin las cuales la electrónicatal y como se conoce no existiría. Se trata de los materiales semiconductores, que son pieza clave en el desarrollo de diodos, transistores, circuitos integrados y demás componentes que se utilizan en los modernos circuitos electrónicos. Qué son y cuáles son las propiedades de los principales semiconductores, es lo que se describirá en esta unidad.
¿Por qué es importante estudiar el comportamientode los semiconductores? Precisamente, porque es debido a las propiedades físicas tan particulares que tienen estos materiales, que se pueden construir dispositivos diminutos que funcionen como interruptores de paso, amplificadores, rectificadores, sensores, indicadores, etcétera. Los dispositivos semiconductores marcan un cambio en el desarrollo de la electrónica, ya que antes de ellosprácticamente todo se tenía que hacer con voluminosas, frágiles y poco eficientes válvulas de vacío o bulbos, lo que limitaba seriamente las aplicaciones en que podían utilizarse estos elementos. Con los dispositivos semiconductores, ahora esos bulbos han sido sustituidos por pequeñísimos transistores o circuitos integrados, y 29 esto ha permitido que la electrónica invada prácticamente todas las actividadeshumanas, desde el trabajo más complejo hasta el entretenimiento.
Para comprender de forma adecuada cómo es que los dispositivos electrónicos pueden hacer todo lo que realizan, es necesario profundizar en el mundo de las propiedades físicas de la materia, entender cómo se lleva a cabo la conducción eléctrica, y qué es lo que hace tan especiales a los materiales conocidos como semiconductores.En un cable eléctrico se combinan conductores y aislantes para transportar la electricidad de forma segura. (Foto: Sheng Hua Wire).

2.1 MODELOS DE BANDAS
Una de las propiedades físicas intrínsecas de todo material, es su conductividad eléctrica; y es bien sabido que básicamente, los materiales se dividen en dos grandes grupos, dependiendo de su capacidad para transportar o no energíaeléctrica. Se tienen así por un lado a los conductores, que son materiales capaces de transmitir sin problemas la corriente eléctrica con mínimas pérdidas; y en el extremo opuesto están los aislantes, cuya capacidad de conducir electricidad es casi nula. Casi todos los materiales en la naturaleza pueden clasificarse en uno u otro grupo, pero existen algunos cuyo comportamiento no está tan definido, así queresulta un poco difícil ubicarlos como un conductor o como un aislante.
Así está por ejemplo el carbono; desde que se comenzaron a hacer experimentos con la electricidad, se encontró que ciertas variedades de carbono, como el grafito, presentaban algunos comportamientos curiosos, como tener distinta conductividad eléctrica dependiendo de en qué sentido circulara la corriente. Tiempo después...