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cAPtruLO III
ESTRUCTURAS ELECTRÓNICAS BÁSICAS
E
STA SECCIÓN TRATA DEL FUNCIONAMIENTO
de
algunas estructuras electrónicas básicas,
los semiconductores heterogéneos, que
forman los dispositivos elementales de la elec·
trónica moderna. Nuestro objetivo es obtener
modelos que permitan entender
y
d escribir su
funcionamiento; por ejemplo, la unión entre un
metal
y
un semiconductor permite entender el
mecanismo que explica los contactos eléctricos
a los sem iconductores. La unión entre un semi–
conductor tipo
11
y
otro tipo
p
permite explorar
la rectificación de las señales, mientras que el
capacitar formado por un metal. un óxido
y
un
semiconductor
(MOS)
permite elestudio del efec–
to del campo eléctrico interno en un semicon–
ductor.
Adicionalmente se describe el funcionamiento
de otros dispositivos un poco más complejos,
como los transistores
BJT
y
MOSFET,
así como el de
dispositivos optoelectrónicos,
LEO,
láser y foto–
detectores.
Iniciemos el estudio para entender los proce–
sos que permiten formar una un ión entre dos
ma teriales. Dos sistemas en contacto alcanzan el
equilibrio cuando:
• I1T
=
O (al tener la misma tc>nperatura, se
alcanza el equilibrio térmico).
6P
=
O(al tener la misma presión, se alcanza
el equilibrio mecánico).
• I1E,
=
O(al tener un nivel de Fermi consta n–
te, se alcanza el equilibrio químico).
Las dos primeras condiciones anteriores son
muy generales. Para explicar la tercera, imagi ne
dos semiconductores aislados iguales que sólo
se diferencien por la cantidad de portadores
libres que tienen, la cantidad de electrones en el
semiconductor
A
(11,,),
mayor que la cantidad de
electrones en el semiconductor B
(tl
s) y, por con–
siguiente, la cantidad de huecos tiene la rela–
ción,
PA
<
PB'
Esquemáticamente esto se representa así:
Sem iconductor A
Semiconductor
B
Ec
ErA
----------.
------EFi
---------_ .
---------E~
Figura 111.1. Diagrama de bandas para dos
semiconductores Iguales. pero con diferente
cantidad de Impure¿as que camb ian
la conductividad.
En este caso, un sistema formado por los dos
semiconductores en contacto, se sabe que llega al
equilibrio cuando el flu jo de electrones del semi–
conductor
A
al
B
sea igual al flujo de electrones
del semiconductor
B
al
A.
Es importante subrayar que los semiconduc–
tores son iguales, es decir, que el mínimo de la
banda de conducción en los dos semiconducto–
res es
E
eA
=
E
ClI ;
a l igual que el máximo de la
banda de valencia
E llA
=
E
V8 '
cuando los semicon–
ductores están aislados el uno del otro. Al formar
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