• Universidad de Costa Rica
Introducción a los materiales semiconductores y sus aplicaciones en la industria

Introducción a los materiales semiconductores y sus aplicaciones en la industria

El curso introduce los fundamentos de los materiales semiconductores y su aplicación en dispositivos electrónicos, abordando su estructura cristalina, propiedades eléctricas, métodos de fabricación y principios de operación de dispositivos como el MOSFET.

El curso presenta una introducción a los materiales semiconductores y su importancia en la industria electrónica moderna, abordando desde sus fundamentos físicos hasta su aplicación en dispositivos y circuitos integrados. Se estudia la estructura cristalina de los semiconductores, sus propiedades fundamentales y los mecanismos de transporte electrónico, lo que permite comprender cómo se comportan estos materiales en diferentes condiciones.

Asimismo, se analizan los principios de dopaje y la formación de uniones semiconductoras, así como los métodos de producción y síntesis de materiales semiconductores utilizados en la fabricación de dispositivos electrónicos. El curso también introduce el funcionamiento de los transistores MOSFET, estudiando sus características de corriente y voltaje, las diferentes zonas de operación, y su utilización en el diseño lógico y físico de compuertas lógicas básicas y compuestas.

Además, se desarrollan habilidades para interpretar diagramas de compuertas lógicas y analizar su comportamiento en estado estacionario, permitiendo caracterizar su funcionamiento dentro de sistemas digitales. Finalmente, se revisan los principales procesos de fabricación de circuitos integrados, incluyendo las etapas de litografía y las técnicas de empaquetado, identificando los materiales y componentes involucrados en la protección, interconexión y disipación térmica de los circuitos. Esto proporciona una visión integral de cómo los materiales semiconductores se transforman en tecnologías electrónicas utilizadas en aplicaciones modernas.

CONTENIDO 1: INTRODUCCIÓN A LOS MATERIALES SEMICONDUCTORES (3h)

  • 1.1 Estructura cristalina de sólidos
  • 1.2 Tipos de semiconductores
  • 1.3 Fundamentos de transferencia de electrones
  • 1.4 Tipos de recombinación
  • 1.5 Niveles Fermi
  • 1.6 Densidad de estados

CONTENIDO 2: INTRODUCCIÓN A NIVELES ENERGÉTICOS (3h)

  • 2.1 Dopaje N y P
  • 2.2 Semiconductores en equilibrio
  • 2.3 Uniones N-P
  • 2.4 Uniones metal-semiconductores
  • 2.5 Uniones metal-óxido-semiconductores
  • 2.6 Procesos de producción y síntesis

CONTENIDO 3: APLICACIONES DE MATERIALES SEMICONDUCTORES (3h)

  • 3.1 Sistemas fotovoltaicos (primera, segunda y tercera generación)
  • 3.2 Fotosensores
  • 3.3 Biosensores
  • 3.4 LEDs
  • 3.5 Fotocatálisis

CONTENIDO 4: INTRODUCCIÓN A LOS TRANSISTORES (3h)

  • 4.1 Capacitancia
  • 4.2 Capacitor MOS
  • 4.3 Transistores MOSFET
  • 4.4 Curva característica IV de los MOSFET

CONTENIDO 5: APLICACIÓN DE TRANSISTORES EN CIRCUITOS DIGITALES (3h)

  • 5.1 Compuertas lógicas
  • 5.2 Diagramas esquemáticos y de layout
  • 5.3 Tecnologías recientes de fabricación de circuitos integrados

CONTENIDO 6: INTRODUCCIÓN A LA FABRICACIÓN DE CIRCUITOS INTEGRADOS (3h)

  • 6.1 Fotolitografía
  • 6.2 Ensamble y Empaquetado

CONTENIDO 7: SESIÓN DE INTEGRACIÓN DE CONOCIMIENTOS (2h)

  • 7.1 Sesión de integración de conocimientos