El documento trata sobre conceptos básicos de física de semiconductores. Explica que la mecánica cuántica permite entender cómo los electrones dan origen a materiales conductores, aislantes o semiconductores. Asimismo, describe las bandas de energía en los materiales y cómo varían sus propiedades eléctricas dependiendo de si los electrones de valencia pasan a la banda de conducción. Finalmente, contrasta los materiales intrínsecos, donde pocos electrones se liberan, con los extrínsecos o dopados, que generan may

1. CONCEPTOS DE FÍSICA DE
SEMICONDUCTORES.
Bandas de energía y materiales semiconductores.

2.  Antecedentes:
 Al finalizar el siglo XIX, gracias a la teoría
atómica, se sabía que toda materia estaba
formada por partículas elementales llamadas
átomos.
 Los átomos a su vez se encuentran
compuestos por elementos conocidos como
protón, neutrón y electrón; el estudio de su
posición, movimiento y energía se conoce
como MECÁNICA CUÁNTICA.
 La mecánica cuántica permite explicar a
detalle las propiedades eléctricas de estás
partículas.

3. ¿Cómo se aprovechan estas
propiedades eléctricas en la
electrónica?

4. Electrónica
Mecánica
Cuántica.

5. CONCLUSIONES:
 Toda materia se encuentra compuesta por partículas elementales
como los electrones.
 La mecánica cuántica nos permite entender la manera en que
funcionan los electrones a fin de dar origen a materiales
conductores, aislantes o semiconductores.
 Generar corriente eléctrica de un material intrínseco es muy
costoso en términos de energía obteniendo una corriente de muy
bajo valor.
 La mejor opción en términos de beneficio-costo para generar
corriente eléctrica es utilizar materiales extrínsecos obteniendo
corrientes de considerable valor.
 Los dispositivos de unión (materiales extrínsecos) son utilizados
en gran medida por la electrónica dando origen a aplicaciones
electrónicas que van desde actividades cotidianas hasta
procesos industriales complejos.

6. ACTIVIDADES DE REPASO.
 Utilizando un mapa mental indica como se relaciona la mecánica
cuántica con la electrónica.
 Explica en un diagrama de algoritmo la manera en que se
representa un elemento por medio de sus capas de energía.
 Investiga el significado de la palabra covalente y actualmente
como se emplea.
 Describe paso a paso de manera gráfica de acuerdo a tu
concepción la manera en que se genera energía eléctrica de un
material intrínseco y un material extrínseco.
 Investiga los elementos base, los elementos del grupo III y del
grupo V que más se utilizan en la elaboración de dispositivos
electrónicos.
 ¿Qué tipos de tecnologías se utilizan en la fabricación de
dispositivos electrónicos y básicamente en que consisten cada
una?

7. MECÁNICA CUÁNTICA.
 Surge a partir del estudio de la dualidad de la
luz: comportamiento como partícula y como
onda.
 Se predice la posición de la partícula por medio
del principio de Incertidumbre.
 La emisión y medición de su energía por medio
de teorías como el efecto fotoeléctrico, ley de
Planck, Boltzman, emisión de cuerpo negro,
entre algunas otras.
 Se explica el movimiento o cantidad de
movimiento de una partícula a partir de teorías
como la Ecuación de De Broglie.

8.  La mecánica cuántica es la teoría más exacta y
versátil de la física. Está detrás de una
asombrosa gama de aplicaciones tecnológicas.
Le deben su existencia las computadoras, la
tecnología láser, las cámaras de video, las
celdas solares y las máquinas que usan los
médicos para ver el interior del cuerpo sin
cortarlo.
 Además de útil desde el punto de vista práctico,
la mecánica cuántica nos ha revelado grandes
secretos acerca de la naturaleza.
Comprendemos mucho mejor el universo desde
que tenemos una teoría de lo muy pequeño.
Hoy en día hay muy pocas investigaciones en
física que no requieran la mecánica cuántica.
Hasta la investigación del origen del universo la

9. ELECTRÓNICA
 Es una ciencia apoyada en la electricidad, ya que utiliza
la energía producida para modificarla y poder transmitir
información.
 La información puede ser muy variada, desde el sonido
de una sirena o timbre hasta la transmisión de voz, datos
o imágenes.
 Se relaciona a muchas ciencias y es apoyo vital de la
tecnología actual, las especialidades principales en las
que se divide son:
 Electrónica Analógica y Digital
 Electrónica de Potencia
 Electrónica de Control e instrumentación
 Electrónica de Telecomunicaciones. Diapositiva 4

10. CAPAS DE ENERGÍA
 Toda materia en la naturaleza se encuentra
en equilibrio eléctrico, esto es tiene la misma
cantidad de electrones y de protones, el
número de protones lo determina el número
atómico del elemento.
 Los electrones se encuentran en movimiento
al exterior del núcleo del átomo, las
trayectorias u órbitas que siguen están
determinadas por su cercanía al núcleo.

11.  Cuando estas órbitas se agrupan tenemos
entonces una capa, un átomo puede
contener como máximo 7 capas.
Nivel de energía u
órbita
del electrón.
Capa
de
Energí
a
Electrón

12.  Las capas de energía se van formando con 2
electrones cerca del núcleo, 8 en la
siguiente, 18 en la siguiente, etc. (conocidos
como los niveles cuánticos).
 A la última capa de energía se le conoce
como la capa de valencia y a los electrones
que se encuentran en ella se conocen como
electrones de valencia.

13.  Cu (cobre) No. Atómico 29 Diapositiva 4
C
u
1era. capa
2da. capa
3era. capa
4ta. capa
Electrón de la
última capa
ELECTRÓN
DE
VALENCIA.

14. BANDAS DE VALENCIA
 Las capas de valencia determinan las
características eléctricas de un material.
 Los elementos con 5 o más electrones de valencia
son buenos aislantes ya que captan electrones mas
que cederlos.
 Los elementos con menos de 4 electrones de
valencia dejan que estos se liberen por lo que son
muy buenos conductores
 Los elementos con 4 electrones de valencia
exactamente no se definen ni como conductores ni
como aislantes.

15.  Las bandas de conducción son las receptoras
de los electrones cuando se ceden por una
banda de valencia.
 Por lo que requieren una cantidad de energía
para pasar de la banda de valencia a la de
conducción.
 El nivel de energía necesario dependerá de
una frontera llamada Nivel de energía de Fermi,
que define los siguientes 3 casos posibles:
 El nivel de fermi sobre la banda de conducción
da a un conductor.
 El nivel del fermi sobre la banda de valencia da
a un aislante.
 El variar el nivel de fermi en cada banda a
voluntad da un semiconductor. Diapositiva 4

16. DIAGRAMAS DE BANDAS DE ENERGÍA. DIAPOSITIVA 4
Banda de
Conducció
n
Banda de
Valencia.
Nivel de
Energía
de Fermi
Zona
Prohíbid
a
de
Energía
Nivel de energía
de Fermi sobre la
banda de
conducción:
CONDUCTOR.
Nivel de energía
de Fermi sobre la
banda de valencia:
AISLANTE.
Nivel de energía
de Fermi oscilando
entre B.Valencia y
B. de conducción:
SEMI
CONDUCTOR

17. MATERIAL INTRÍNSECO. DIAPOSITIVA 4
En estado natural el silicio se
encuentra neutro, los
electrones de valencia están
en enlace covalente NO HAY
CARGAS LIBRES.
Se le aplica calor para liberar
electrones de los enlaces
covalentes del silicio. HAY
CARGAS LIBRES aunque su
densidad es mínima.
Se aplica una diferencia de
potencial eléctrico para mover
a las cargas liberadas
generando una corriente
eléctrica
Corriente total
de muy bajo
valor

18. MATERIAL EXTRÍNSECO. DIAPOSITIVA 4
Se combina o dopa a él silicio
con un elemento del grupo III
generando iones positivos por
la falta de electrones.
Se combina o dopa a él silicio
con un elemento del grupo V
generando iones negativos
por el exceso de electrones
Material
tipo P
Material
tipo N
Se aplica una diferencia de
potencial de tal forma que los
electrones libres puedan
unirse a los receptores
generando así una corriente
eléctrica significativa.
La unión de estos dos materiales da como resultado un dispositivo esencial
para la electrónica EL DISPOSITIVO DE UNIÓN conocido mejor como
DIODO.