Diseño y fabricación de un circuito detector de temperatura basado en diodos Schottky

Abstract

Los dispositivos semiconductores han cambiado drásticamente a la humanidad en menos de un siglo. Sin lugar a dudas, la mayoría de las personas no conciben su estilo de vida sin el uso de dispositivos electrónicos. Es evidente que en la mayoría de los dispositivos, la electrónica del silicio se ha enfocado a la miniaturización de los mismos, así como al desarrollo de dispositivos cada vez más veloces, potentes y de menor consumo. Como ejemplo de esta tendencia es posible mencionar el desarrollo de los microprocesadores. Sin embargo, de forma paralela se ha desarrollado un área de la electrónica enfocada a la fabricación de pantallas para computadoras y dispositivos móviles. Esta parte de la electrónica se conoce como “Electrónica de área amplia” y es probablemente uno de los mercados más recientes. Algunas de las características más importantes de esta tecnología son: • El desarrollo de circuitos en superficies grandes, como por ejemplo pantallas decristal líquido y celdas solares. • Requiere técnicas de fabricación que permitan el uso de sustratos económicos. • Es deseable la capacidad de fabricación de circuitos sobre sustratos flexibles. • Los dispositivos obtenidos tienen frecuencias de operación baja en comparación con el silicio. Esta tecnología no pretende sustituir a la tecnología del silicio, por el contrario, tiene un campo de aplicación complementario. Respecto a la fabricación de dispositivos y circuitos de área amplia existen diferentes materiales que van desde semiconductores orgánicos hasta semiconductores inorgánicos alternativos al silicio. Ejemplos de esto materiales son el PEDOT:PSS y el óxido de zinc(ZnO), los cuales son utilizados en el presente trabajo. Aun cuando el PEDOT:PSS es un semiconductor orgánico, actualmente el uso de este material no está limitado solo a dispositivos orgánicos, por el contrario también se ha utilizado en la fabricación de dispositivos semiconductores híbridos. El PEDOT:PSS ha sido utilizado satisfactoriamente como una capa de unión con diferentes semiconductores inorgánicos como por ejemplo; MgZnO, CdS, CdSe, Si, Ge, InP, GZO, IZO y ZnO. Por otro lado, el Óxido de Zinc cuenta con propiedades que resultan atractivas para la fabricación de dispositivos de capa delgada: su depósito se realiza a bajas temperaturas, es un material transparente, tiene buena estabilidad y alta conductividad eléctrica. En los últimos años se han realizado diferentes estudios con dispositivos que son compatibles con la electrónica de área amplia. Un ejemplo de estos dispositivos son los diodos Schottky basados en la unión de PEDOT:PSS/ZnO. El diodo Schottky de unión PEDOT:PSS/ZnO tiene diferentes ventajas: bajo costo, bajo consumo de energía, sistema estándar de procesamiento de señal [3, 4, 5, 7]. Donde, el PEDOT:PSS es un polímero conductivo a base de agua, el cual tiene una función de trabajo de 5.1 eV y alta transparencia óptica. Este material es comúnmente utilizado como capa de contacto en diversos dispositivos orgánicos como; las celdas solares y los diodos emisores de luz. Por tal motivo, el diseño y desarrollo de circuitos para la aplicación de medición de variables físicas (temperatura, humedad, presión, nivel de radiación, entre otras) es una de las aplicaciones de interés para el desarrollo de este trabajo de investigación, el cual está enfocado en la fabricación y caracterización eléctrica de diodos Schottky de unión PEDOT:PSS/ZnO para analizar su comportamiento bajo diferentes condiciones de temperatura. De igual forma se realiza la propuesta de un circuito detector de temperatura basado en la sensibilidad de los diodos.