FISICA DE SEMICONDUCTORES
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MÓDULO
FÍSICA DE SEMICONDUCTORES
MANUEL JULIÁN ESCOBAR DÍAZ
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD
BOGOTÁ
2008
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CAPITULO 0. INTRODUCCIÓN Y PRESABERES
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 este curso, 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 sólo como 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 los estudiantes
(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.
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SEGUNDA UNIDAD, Ingeniería y Tecnología de semiconductores, es una
introducción al campo tecnológico de los dispositivos usados en sistemas
electrónicos basados en semiconductores simples y las 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 la
posibilidad 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 las
aplicaciones 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
encuentra la 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
CAPÍTULO 1.1 FUNDAMENTOS DE LA MECÁNICA CUÁNTICA
1.1.1 Dualidad Onda Partícula
A principios del siglo pasado (1895-1905) diversas revoluciones conceptuales en
física comenzaron a hacer
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