5 Dispositivos optoelectrónicos y Sensores
5.1 Introducción

Los dispositivos optoelectrónicos y sensores de luz se fabrican mediante el uso de materiales semiconductores.

Un material semiconductor tiene un valor de conductividad eléctrica que se encuentra entre la de un conductor, tal como cobre, y un aislante, como el vidrio.

La conductividad eléctrica de un material semiconductor aumenta al aumentar la temperatura, que es un comportamiento opuesto al de un metal. Hoy en día, el Si (silicio) es el semiconductor más utilizado en aplicaciones electrónicas. Los semiconductores intrínsecos o semiconductores de tipo i son semiconductores puros sin ningún tipo de especie dopantes o impureza presente en el material (no dopado). El número de portadores de carga, los electrones y huecos, por lo tanto, está determinado por las propiedades del material en sí. En un semiconductor intrínseco el número de electrones excitados y el número de huecos son iguales:

n = p = ni (portadores cm-3), el valor de ni depende del gap del semiconductor, Eg, y varía con la temperatura del siguiente modo:

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donde T es la temperatura en K, kB la constante de Boltzmann : kB = 8.62·10–5 eV/K y A es una constante.

Los dispositivos semiconductores pueden mostrar una gama de propiedades útiles, tales como el paso de corriente más fácilmente en una dirección que en otra, mostrando resistencia variable, y sensibilidad a la luz o el calor. La introducción de impurezas específicas en estructuras puras cristalinas semiconductoras i- ( intrínsecas) permite obtener semiconductores extrínsecos: Semiconductores en el que la concentración de un tipo de portador, electrones o huecos, es mucho mayor que la del otro tipo. Cuando la concentración de electrones es mucho mayor que la concentración de huecos el semiconductor se llama de tipo n. Por contrario, si la densidad de huecos es mucho mayor que la de los electrones, el semiconductor es un semiconductor de tipo p.

Algunos sensores y dispositivos descritos en este capítulo se basan en uniones p-n.

Una unión p-n es un límite o interfaz entre dos tipos de material semiconductor, de tipo p y de tipo n, en el interior de un único cristal semiconductor. Los diodos son dispositivos semiconductores formados por un material semiconductor con una unión p-n conectado a dos terminales eléctricos.

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Fig. 8. Símbolo electrónico del diodo.