Fisica de semiconductores

FISICA DE SEMICONDUCTORES

ACTIVIDAD DE RECONOCIMIENTO

WILSON FABIAN ERAZO MUÑOZCODIGO: 87.249406

PRESENTADO A:IVAN CAMILO NIETO S.

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD2015

INTRODUCCION

La realización de este trabajo de reconocimiento tiene como fin la revisión general de las temáticas a tratar en el transcurso del semestre, las actividades a desarrollar resumen de una forma eficiente los principales tópicos de las unidades e intenciones formativas, ya que por medio del mapa conceptual mas la revisión y definición de conceptos podemos retener mejor la información para la adaptación de el curso y en el foro de reconocimiento retroalimentamos la información con los compañeros de grupo colaborativo. Después de observar el protocolo y el contenido de las unidades fue bastante gratificante ver algunos temas que son las bases de las tecnologías con que trabajan hoy en día los circuitos electrónicos y que gracias a ellos tenemos tantas comodidades y facilidades que hacen más placentero nuestro diario vivir.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Reconocer de manera puntual los términos, metodología y el sistema evaluativo del curso

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Tener claridad sobre el término semiconductor. -

Tener claridad sobre la física de un semiconductor y su fabricación. -

Aprender a utilizar las herramientas expuestas en el aula. -

Aumentar nuestra capacidad de reconocer los diferentes dispositivos electrónicos utilizados actualmente. -

Reconocer los lugares donde podemos aplicar nuestros conocimientos electrónicos en la vida cotidiana.

1. REALIZAR UN LISTADO DE LAS HERRAMIENTAS MATEMÁTICAS Y CONCEPTOS FÍSICOS RELEVANTES QUE SE VERÁN EN EL CURSO, SEÑALANDO DE CUÁLES DE ELLOS PREVIAMENTE SE TIENE AL MENOS UNA IDEA GENERAL.

Conceptos Matemáticos: Algebra,Derivadas, Integrales

Conceptos Físicos:

Análisis de materiales p y n.

Descripción general de un semiconductor.

Usos comunes de semiconductores

Diodos rectificadores y zener.

Transistores BJT

Transistores MOSFET

Ecuación de Schrodinger

constante de Planck

ecuación de SCH

La ecuación de SCH en ausencia de potencial

ecuación de sch independiente del tiempo potencial del Hamiltoniano distribución de Fermi-Dirac ecuaciones de juntura, su derivación y compresión

Teoría de Circuito: La Teoría de Circuitos es una herramienta matemática que nos permite calcular la tensión y la corriente eléctrica en los elementos de un circuito.

Campo Eléctrico, es un campo físico que es representado mediante un modelo que describe la interacción entre cuerpos y sistemas con propiedades de naturaleza eléctrica.

Carga y corriente eléctrica (o intensidad): La corriente eléctrica o intensidad se define como el flujo de carga a través de un conductor eléctrico.

BANDA DE CONDUCCION: Es el intervalo que corresponde a las energías de los electrones que pueden ser los electrones libres.

BANDA DE VALENCIA: Es la Banda asociada a los Electrones Ligados y es la ultima banda que este llena.

REDES DE BRAVAIS son una disposición infinita de puntos discretos cuya estructura es invariante bajo cierto grupo de traslaciones. En la mayoría de casos también se da una invariancia bajo rotaciones o simetría rotacional

CORRIENTE POR DIFUSION: Es la ocasionada por simple “dilución” de una impureza del material. CORRIENTE POR DRIFT: Es la corriente tradicional esperada por la aplicación de un campo eléctrico.

El TRIAC: puede entenderse como dos tiristores (SCR) conectados en paralelo, ensentido contrario, y con sus compuertas cortocircuitadas.

SCHOKTTY: Es un diodo que en vez de tener una capa de material semiconductor p, posee una capa de metal.

DETECTORES: Son centros creados para medir o identificar radiación cósmica: luz, positrones, muones, neutrinos y otros.

El LHC : (Large Hadron Collider) es un colisionador de cierto tipo partículas (los hadrones) de 27 Km de largo dispuesto en forma circunferencia para acelerar las partículas hasta colisiona las en detector ATLAS (A Toroidal

LA MECÁNICA CUÁNTICA: es una de las ramas principales de la Física y uno de los más grandes avances del siglo XX en el conocimiento humano. Explica el comportamiento de la materia y de la energía. Su aplicación ha hecho posible el descubrimiento y desarrollo de muchas tecnologías, como por ejemplo los transistores, componentes profusamente utilizados en casi todos los aparatos que tengan alguna parte funcional electrónica.

2. HACER UN LISTADO DE LOS DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES QUE SE USAN EN ELECTRÓNICA Y LOS SISTEMAS DONDE ÉSTOS SON EMPLEADOS.

. DIODOS RECTIFICADORES: es el elemento o circuito que permite convertir la corriente alterna en corriente continua.1 Esto se realiza utilizando diodos rectificadores, ya sean semiconductores de estado sólido, válvulas al vacío o válvulas gaseosas como las de vapor de mercurio. - DIODOS ZENER: Diodos especializados que se usan como reguladores de voltaje. Los diodos Zener mantienen el voltaje en un valor constante, predefinido cuando se someten a tensiones inversas. - DIODOS VARICAP: Diodos especializados que cambian su nivel de capacitanciadependiendo del nivel de polarización inversa aplicada al diodo. También se conocen como diodos varactor.

- DIODOS DE CORRIENTE CONSTANTE: Funciona inversamente a los diodos zener , en vez de mantener constante el voltaje, mantiene constante la corriente, conocidos como diodos de corriente constante. - Diodos túnel: en este tipo de diodos se conoce un efecto conocido como una resistencia negativa, esto significa que al aumento del voltaje de polarización directa produce una disminución de corriente. - Diodos Shottky: Diodos

especializados que se utilizan en la industria electrónica y en aplicaciones de frecuencia de radio debido a su velocidad de conmutación rápida y a su capacidad para frecuencias altas. - DIODOS LED: Diodo que cuando se aplica tensión, polarizado directamente, emite luz se fabrica con un compuesto llamado galio, arsénico y fosforo. – DIODOS

PIN: diodos con aplicaciones en circuitos de frecuencias muy altas como VHF, UHF Y MW (microondas) se comporta como un interruptor cerradoal aplicarse polarización directa y ala inverza si le aplicamos polarización inversa,osea , como un interruptor abierto. - FOTODIODOS: Diodo que se vuelve conductor si esta polarizado directamente al recibir luz, se utiliza como sensor de mandos a distancia emisores de rayos infrarrojos, sería el contrario de un led - TRANSISTORES UJT: Transistor uniunión. Interruptor de voltaje regulado que controlala corriente.

- Transistores Shottky: llamado así en honor del físico alemán Walter H. Schottky, es un dispositivo semiconductor que proporciona conmutaciones muy rápidas entre los estados de conducción directa e inversa (menos de 1ns en dispositivos pequeños de 5 mm de diámetro) y muy bajas tensiones umbral (también conocidas como tensiones de codo, aunque en inglés se refieren a ella como "knee", o sea, de rodilla). - Transistores Darlington: es un dispositivo semiconductor que combina dos transistores bipolares en un tándem (a veces llamado par Darlington) en un único dispositivo - Triac: Triodo interruptor de corriente alterna. Dispositivo de conmutación de compuerta que lleva corriente en cualquier dirección. - Diac : es un dispositivo semiconductor de dos conexiones. Es un diodo bidireccional disparable que conduce la corriente sólo tras haberse superado su tensión de disparo, y mientras la corriente circulante no sea inferior al valor característico para ese dispositivo. El comportamiento es fundamentalmente el mismo para ambas direcciones de la corriente.

- Transistores MOSFET en general: s un transistor utilizado para amplificar o conmutar señales electrónicas. Aunque el MOSFET es un dispositivo de cuatro terminales llamadas surtidor (S), drenador (D), compuerta (G) y sustrato (B), el sustrato generalmente está conectado internamente a la terminal del surtidor, y por este motivo se pueden encontrar dispositivos de tres terminales similares a otros transistores de efecto de campo. El transistor MOSFET está basado en la estructura MOS 3) INVESTIGAR CUÁLES SON

3. LOS MATERIALES MÁS USADOS PARA LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS.

Los nuevos materiales son productos de nuevas tecnologías fruto del desarrollo de la química y la física aplicada, de la ingeniería y de la ciencia de los materiales. Se han diseñado para responder a nuevas necesidades o a alguna aplicación tecnológica.

El rápido progreso de la electrónica durante la segunda mitad del siglo XX se explica por el refuerzo mutuo entre la investigación de materiales y su aplicación industrial práctica en

áreas tan distintas como la ingeniería, la medicina, la construcción, las telecomunicaciones o la informática.

Los avances de la física y la aparición de la electrónica combinada con los progresos de la ciencia de los materiales han dado lugar a circuitos eléctricos y electrónicos muy reducidos capaces de controlar señales eléctricas de muy baja intensidad, gracias a nuevos materiales eléctricos como:

Semiconductores: Materiales como el silicio, galio o selenio, arseniuro de galio, etc., cuya resistencia al paso de la corriente depende de factores como la temperatura, la tensión mecánica o el grado de iluminación que se aplica. Con ellos se fabrican microchips para ordenadores y circuitos de puertas lógicas.

Superconductores: Materiales como el mercurio por debajo de 4 K de temperatura, nanotubos de carbono, aleaciones de niobio y titanio, cerámicas de óxidos de itrio, bario y cobre, etc., que al no oponer resistencia al paso de la corriente eléctrica, permiten el transporte de energía sin pérdidas.

Piezoeléctricos: Materiales como el cuarzo, la turmalina, cerámicas y materiales plásticos especiales, dotados de estructuras microcristalinas, que poseen la capacidad de transformar la energía mecánica en eléctrica y viceversa. Se utilizan como sensores y actuadores en dispositivos electrónicos como relojes, encendedores, micrófonos, radares, etc.

Otros nuevos materiales son:

Siliconas: Polímeros en los que las cadenas están formadas por silicio en lugar de carbono. Son materiales muy flexibles, ligeros y moldeables. Son aislantes del calor y de la electricidad y no les afectan ni el agua, ni las grandes variaciones de temperatura. No sufren rechazo en tejidos vivos. Se usan para fabricación de revestimientos exteriores, tapar y sellar grietas, fabricación de prótesis e implantes, material quirúrgico, cirugía estética, etc.

El coltán: formado por dos minerales, la columbita y la tantalita, de los que se extraen el tántalo y el niobio, metales necesarios para la fabricación de microprocesadores, baterías de móviles, componentes electrónicos, aleaciones de acero para oleoductos, centrales nucleares, etc. El 80% de las reservas conocidas se encuentra en la República

Democrática del Congo. Por ello hay en esta región una amplia zona de conflicto y de guerras por el control de las minas de diamantes, oro, uranio y coltán.

La fibra óptica: son fibras constituidas por un núcleo central de vidrio muy transparente, dopado con pequeñas cantidades de óxidos de germanio o de fósforo, rodeado por una fina capa de vidrio con propiedades ópticas ligeramente diferentes. Atrapan la luz que entra en ellas y la transmiten casi íntegramente.

Materiales inteligentes, activos o multifuncionales: materiales como los recubrimientos termocrómicos, capaces de responder de modo reversible y controlable a diferentes estímulos físicos o químicos externos, cambian de color según la temperatura, en caso de incendio, movimientos, esfuerzos, etc. Se utilizan como sensores, actuadores, etc. en domótica y sistemas inteligentes de seguridad.

Materiales con memoria de forma: materiales como las aleaciones metálicas de níquel y titanio, variedades de poliuretano y poliestireno capaces de «recordar» la disposición de su estructura espacial y volver a ella después de una deformación. Se utilizan en sistemas de unión y separación de alambres dentales para ortodoncia, películas protectoras adaptables y válvulas de control de temperatura.

Materiales híbridos: materiales formados por una fibra y una matriz, como fibras de vidrio y de carbono con una matriz de poliéster o matriz metálica o de cerámica. Son materiales ligeros y de gran resistencia mecánica y altas temperaturas, utilizados en la industria aeronáutica y de embarcaciones, en motores y reactores de aviación.

4. REALIZAR UN MAPA CONCEPTUAL SOBRE EL PROTOCOLO DEL CURSO FÍSICA DE SEMICONDUCTORES.