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Física de semiconductores en la enseñanza básica de la electrónica: primeros pasos de un proceso de transposición didáctica

Abstract

El artículo plantea, como innovación didáctica, la introducción de nociones de física de semiconductores (FS) en Educación Secundaria Obligatoria (ESO). Se pretende así que los alumnos de la etapa adquieran un conocimiento básico del fundamento físico de los dispositivos electrónicos. Bajo la hipótesis general de que es posible integrar nociones de FS en clases de física y química de la ESO (14-16 años), se establecen una serie de hipótesis específicas, que guían dicha integración. Éstas implican la necesidad de conocer las ideas y obstáculos de aprendizaje más frecuentes de alumnos de la etapa, en relación con el tópico, a fin de identificar la demanda de aprendizaje. A continuación, se propone una transposición didáctica del tópico para el nivel de ESO, en la que se establecen: los contenidos del actual currículo, que sirven de «puente» entre lo que el alumno ya sabe con lo que va a aprender; y el tratamiento didáctico de los contenidos propuestos, junto con los objetivos de aprendizaje.

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Física de semiconductores en la enseñanza básica de la electrónica: primeros pasos de un proceso de transposición didáctica

Author: García-Carmona, Antonio; Criado, Ana M.
Publisher: Dipòsit Digital de Documents de la UAB
Year: 1989
DOI: 10.5565/rev/ec/v29n1.71
Source: https://ddd.uab.cat/pub/edlc/edlc_a2011v29n1/02124521v29n1p89.pdf
89
enseñanza de las ciencias, 2011, 29(1), 089–100
FÍSICA DE SEMICONDUCTORES EN LA ENSEÑANZA
BÁSICA DE LA ELECTRÓNICA: PRIMEROS PASOS
DE UN PROCESO DE TRANSPOSICIÓN DIDÁCTICA
Ga cía-Ca mona, An onio y C iado, Ana M.
Depa amen o de Didác ica de las Ciencias. Uni e sidad de Se illa
[email p o ec ed]
[email p o ec ed]
in es igación didác ica
Resumen. El a ículo plan ea, como inno ación didác ica, la in oducción de nociones de ísica de semiconduc o es (FS) en Educación Secunda ia
Obliga o ia (ESO). Se p e ende así que los alumnos de la e apa adquie an un conocimien o básico del undamen o ísico de los disposi i os elec óni-
cos. Bajo la hipó esis gene al de que es posible in eg a nociones de FS en clases de ísica y química de la ESO (14-16 años), se es ablecen una se ie
de hipó esis especí icas, que guían dicha in eg ación. És as implican la necesidad de conoce las ideas y obs áculos de ap endizaje más ecuen es de
alumnos de la e apa, en elación con el ópico, a in de iden i ica la demanda de ap endizaje. A con inuación, se p opone una ansposición didác ica
del ópico pa a el ni el de ESO, en la que se es ablecen: los con enidos del ac ual cu ículo, que si en de «puen e» en e lo que el alumno ya sabe
con lo que a a ap ende ; y el a amien o didác ico de los con enidos p opues os, jun o con los obje i os de ap endizaje.
Palab as cla e. Educación secunda ia, elec ónica, ísica de semiconduc o es, obs áculos de ap endizaje, ansposición didác ica.
Semiconduc o Physics in basic Elec onics eaching: Fi s s eps o a didac ic ansposi ion p ocess
Summa y. This a icle p oposes, as an educa ional inno a ion, he in oduc ion o no ions o semiconduc o physics in he Compulso y Seconda y
Educa ion, so ha s uden s a his s age may acqui e a basic knowledge o he physical ounda ions o elec onics. Unde he gene al hypo hesis
ha i is possible o in eg a e some o hese basic no ions on he opic in o he physics and chemis y class, a se ies o speci ic hypo heses ha
guide he in eg a ion a e es ablished. These imply he need o knowing he s uden s’ mos equen s ideas and lea ning obs acles ega ding
he opic, in o de o iden i y he lea ning demand. Then, a didac ic ansposi ion o he semiconduc o physics o he said educa ional s age is
p oposed, indica ing (a) he con en s o physics and chemis y cu iculum ha se e as b idge be ween he knowledge ha he s uden s al eady
ha e and wha hey a e going o lea n, and (b) he didac ic ea men o he new con en s along wi h he lea ning objec s.
Keywo ds. Didac ic ansposi ion, elec onics, lea ning obs acles, Seconda y Educa ion, semiconduc o physics.
En España, la enseñanza básica de la elec ónica se ini-
cia en el úl imo cu so de Educación Secunda ia Obli-
ga o ia (ESO), den o de la ma e ia de Tecnología. Sus
con enidos suelen se in oducidos desde una pe spec-
i a uncional basada en el análisis de disposi i os y
sis emas elec ónicos, a modo de cajas neg as, de modo
que, po lo gene al, no se llega a abo da la ísica que hay
de ás del compo amien o de los ma e iales que com-
ponen ales disposi i os (Rosado y Ga cía-Ca mona,
2004).
Sin emba go, la elec ónica no hab ía alcanzado los al os
ni eles de desa ollo, hoy conocidos, de no se po los
impo an es a ances log ados en la ísica de los p incipa-
les ma e iales empleados en la ab icación de componen-
es elec ónicos: los semiconduc o es (Jenkins, 2005).
Tal hecho ue econocido en 2000 con el p emio Nobel
de Física. Méndez (2000, p. 66) esc ibe, al espec o:
«Los hallazgos […] demos ados en muchas amilias de
semiconduc o es, son el undamen o de los disposi i os
1. INTRODUCCIÓN
in es igación didác ica
90 enseñanza de las ciencias, 2011, 29(1)
elec ónicos que gobie nan, hoy día, el uncionamien o de
la ele onía mó il, las calculado as, las ideoconsolas, los
ele iso es, los o denado es, los elojes digi ales y un la go
e cé e a. De modo que con es o se ha ma cado un an es y un
después en el desa ollo de la Humanidad, dando luga a una
nue a e a de las comunicaciones.»
Po an o, exis en azones didác icas y epis emológicas
que sugie en la posibilidad de plan ea se la in oducción
de nociones de ísica de semiconduc o es (FS) en la en-
señanza de la elec ónica en la ESO (Rosado y Ga cía-
Ca mona, 2005a). Si bien, dado que el cu ículo o icial
no obliga a ello, lo ideal es que al p opósi o su ja de
la inquie ud p o esional de cada p o eso , eniendo en
cuen a, además, las posibilidades eales de su con ex o
docen e. En nues o caso, el p ime o de los au o es im-
pa e an o ísica y química como ecnología en la e apa,
y después de algunos años enseñando elec ónica, sien e
la necesidad de complemen a la con la in oducción de
algunas nociones de FS en clase de ísica y química.
A pa i del ac ual cu ículo de ísica y química de la
ESO, y con un plan eamien o didác ico y me odológico
ap opiado, es posible in eg a algunas nociones básicas
de FS en es a e apa. Con es a hipó esis gene al, y como
inno ación didác ica, nos plan eamos emp ende una
p ime a in oducción al ema.
Al no encon a en la li e a u a cien í ica ningún abajo
dedicado a la enseñanza-ap endizaje de FS en secunda-
ia, ealizamos un amplio es udio pilo o (Rosado y Ga -
cía-Ca mona, 2005b; Ga cía-Ca mona, 2006a, 2007;
Ga cía-Ca mona y C iado, 2009) o ien ado a alo a la
iabilidad (log os, obs áculos de ap endizaje, e c.) de in-
eg a el ópico en clase de ísica y química de la ESO
(14-16 años). Los esul ados de es e es udio cons i uyen,
p ecisamen e, el pun o de a anque de una p opues a de
enseñanza más undamen ada de p ime a in oducción al
ema en la e apa.
Po an o, los obje i os de es e abajo son: a) desc ibi las
p incipales ideas y obs áculos de ap endizaje de alumnos
de ESO, en elación con el ópico; b) de e mina la deman-
da de ap endizaje, al espec o, de acue do con las edades
de los alumnos y el ma co cu icula de ísica y química
pa a la e apa; y c) p opone un modo de in eg a nociones
de FS en dicho cu ículo, median e un p oceso de anspo-
sición didác ica donde se es ablezcan: 1) los con enidos de
pa ida, que si en de «puen e» en e lo que el alumno ya
sabe con lo que a a ap ende , 2) el a amien o didác ico
de los con enidos y 3) los obje i os de ap endizaje. Todo
ello se plan ea en el ma co de unas hipó esis didác icas es-
pecí icas, es ablecidas como pun o de pa ida en el diseño
y desa ollo de la p opues a de enseñanza.
2. HIPÓTESIS DE PARTIDA
La li e a u a ac ual, espec o al diseño de p opues as
didác icas, man iene igen e ideas que ya su gie on en
la década de los ochen a. Po ejemplo, Lijnse (2000) es-
ablece como elemen o p io i a io la mo i ación de los
alumnos y da les buenas azones sob e el in e és del ó-
pico que se p opone es udia . Asimismo, a gumen a que
el p o eso debe ene en cuen a la elación en e el ó-
pico que se a a enseña y el conocimien o p e io y/o
co idiano de los alumnos sob e el mismo. Es o se i á
de o ien ación en el momen o de selecciona los con e-
nidos y obje i os de ap endizaje. También conside a que
es undamen al ene p esen es los esul ados de in es i-
gaciones didác icas p e ias e e idas al ópico que se a
a enseña , con especial a ención a aquellas desa olladas
en con ex os educa i os simila es.
Leach y Sco (2002) basan el diseño de sus p opues as
didác icas en el concep o de demanda de ap endizaje,
que su ge de una necesidad de adqui i nue os cono-
cimien os pa a explica mejo cie os enómenos. Pa a
ello, p ime o analizan las ideas habi uales de los alum-
nos sob e el ópico en cues ión, y, luego, compa ando
dichas ideas con el con enido cien í ico escola que se a
a enseña , es ablecen los obje i os de ap endizaje.
Recapi ulando las ideas an e io es, Bu y, Tibe ghien y
Le Ma échal (2004) p oponen es hipó esis cla e pa a la
cons ucción de p opues as didác icas: hipó esis sob e el
conocimien o, hipó esis sob e el ap endizaje e hipó esis
didác ica. En cada una de ellas ienen en cuen a aspec os
epis emológicos, psicológicos y didác icos, dando ma-
yo impo ancia a unos u o os según el caso.
En elación con la hipó esis sob e el conocimien o, pa -
en del concep o de ansposición didác ica de inido
po Che alla d (1997). El concep o hace e e encia al
p oceso median e el cual se pasa del conocimien o cien-
í ico a la ciencia que a a se enseñada en la escuela.
Gene almen e, es a úl ima iene es ablecida po ley en
el cu ículo o icial. Sin emba go, dicho cu ículo sólo es
una e e encia pa a el p o eso , ya que es él quien debe
eo ganiza el conocimien o p opues o y descompone lo
median e a eas especí icas pa a su enseñanza en el aula.
Po es a azón, conside an undamen al conoce los esul-
ados de la in es igación didác ica ela i a a la enseñan-
za del ópico en cues ión. Además, den o de la hipó esis
sob e el conocimien o, dis inguen dos hipó esis comple-
men a ias:
– Hipó esis sob e modelización. Sugie e que las eo ías
y modelos se in oduzcan con un ni el de p o undiza-
ción cohe en e con la edad y/o desa ollo cogni i o de
los alumnos. Igualmen e, las a eas deben se diseñadas
de modo que los alumnos puedan accede al conocimien-
o, con on ando el suyo p e io con el es ablecido po el
ámbi o cien í ico.
– Hipó esis sob e los egis os semió icos. En la ense-
ñanza de las ciencias suelen emplea se di e en es egis-
os semió icos: lenguaje co idiano, lenguaje algeb aico,
g á icos, esquemas, e c. Po an o, se debe descompone
el conocimien o cien í ico en los di e en es egis os
semió icos, así como p oba y decidi cuáles son los
más adecuados pa a el ni el educa i o y/o g upo clase
en cues ión, pa a lo cual se debe p ocu a an icipa las
posibles di icul ades de los alumnos en elación con cada
uno de ellos.
in es igación didác ica
91
enseñanza de las ciencias, 2011, 29(1)
Con espec o a la hipó esis sob e el ap endizaje, Bu y y
o os (2004) conside an que el diseño de una secuencia
debe oma como base la idea igos kiana sob e la zona
de desa ollo p óximo del alumno. Es deci , la secuen-
cia debe pa i del conocimien o p e io de los alumnos
sob e el ópico y conside a qué posibilidades ienen de
adqui i el nue o conocimien o (acep ado cien í icamen-
e), de acue do con su desa ollo cogni i o y con la ayu-
da del p o eso . Pa a ello, los au o es a gumen an que
la secuencia debe cub i la «dis ancia» en e ese conoci-
mien o p e io y el conocimien o cien í ico que a a se
enseñado. En es e p opósi o se á impo an e es ablece
las ideas y/o concep os cla e («nociones undado as»),
a pa i de los cuales se a a desa olla la nue a ama
concep ual.
Finalmen e, cuando es os au o es hablan de la hipó esis
didác ica, se e ie en a los ac o es y ci cuns ancias que
in luyen en la implemen ación de una p opues a de en-
señanza en el aula. Des acan, en e o os aspec os, que
la implemen ación de la p opues a se á más sa is ac o ia
en la medida en que los alumnos se impliquen ac i-
amen e en su es udio; lo cual, lógicamen e, exige el
empleo de es a egias didác icas mo i ado as. En la
ac ualidad, la es a egia didác ica que pa ece más e ec i-
a, en e o as cosas po que es imula la pa icipación del
alumnado, es la que plan ea el ap endizaje como una ac-
i idad in es igado a (Cañal, 2007; Roca d e al., 2007),
o ien ada po el p o eso con o me a las ca ac e ís icas
(cogni i as, con ex uales, e c.) de su alumnado.
Con odo, nues a p opues a de enseñanza de nociones
de FS en la ESO pa e de las siguien es hipó esis:
1. Los alumnos a p io i pueden ac i a ideas inadecua-
das sob e FS, más aún si no han es udiado el ópico con
an e io idad.
2. Al no encon a en la li e a u a es udios p eceden es
ela i os al ap endizaje de FS en secunda ia, es con e-
nien e ealiza una in es igación pilo o, que p opo cione
da os y conclusiones ace ca de la iabilidad de su ense-
ñanza en dicha e apa. Esos esul ados se án el pun o de
a anque pa a la elabo ación de una p opues a didác ica
undamen ada sob e el ópico pa a la ESO.
3. La ansposición didác ica de la FS al ni el de ESO
debe hace se de mane a que los concep os del ópico
conec en adecuadamen e con los ya incluidos en el cu-
ículo de ísica y química de la e apa; conc e amen e,
con los dedicados al es udio de la ma e ia y la elec i-
cidad; con lo cual, aquellos concep os de FS que no
puedan se cons uidos di ec amen e a pa i de ales
con enidos se án excluidos de los obje i os de ap endi-
zaje. Ello plan ea la necesidad de es ablece los concep-
os cla e de elec icidad y ma e ia, que cons i ui án los
pila es esenciales pa a el nue o ap endizaje. Asimismo,
los modelos y egis os semió icos que se in oduzcan
deben es a en sin onía con las ca ac e ís icas de los
alumnos de la e apa.
4. Pa a mo i a a los alumnos al es udio de nociones
de FS, an es debemos da les buenas azones sob e la
impo ancia de los ma e iales semiconduc o es en el
desa ollo de la elec ónica. Además, las a eas que se
p opongan deben se lo más suge en es posible, con el
in de a ae la a ención del alumno hacia su es udio.
Un buen modo de log a lo es median e el diseño de una
secuencia de enseñanza que impulse el ap endizaje po
in es igación.
5. La in oducción de FS equie e ees uc u a la p o-
g amación de la asigna u a, sin menoscabo del es o
de con enidos, y den o del ho a io lec i o disponible.
Es o se puede hace seleccionando sólo aquellos con-
enidos sob e ma e ia y elec icidad que sean imp es-
cindibles pa a el ap endizaje del nue o ópico. Hay
que ene en cuen a el ca ác e abie o del cu ículo, y
que el p o eso es quien debe conc e a los obje i os
de ap endizaje que es ime más opo uno con o me a su
con ex o. An e es a si uación, no obs an e, cabe la po-
sibilidad de que los con enidos no seleccionados sob e
ma e ia y elec icidad, en es a ocasión, sean a ados en
o o momen o.1
6. Pa a que la enseñanza de la FS sea lo más e ec i a po-
sible, es necesa io que exis a una adecuada coo dinación
en e los p o eso es de ísica y química y de ecnología.
Ambos deben delimi a lo que a a se enseñado sob e
semiconduc o es en cada una de las ma e ias y, a la ez,
es ablece una conexión di ec a en e los con enidos de
cada una.
3. OBSTÁCULOS DE APRENDIZAJE DE ALUM-
NOS DE ESO SOBRE FS E IDENTIFICACIÓN
DE LA DEMANDA DE APRENDIZAJE
Como ya hemos dicho, al comienzo del p oyec o ealiza-
mos un es udio pilo o2, median e una secuencia de ense-
ñanza expe imen al (Ga cía-Ca mona y C iado, 2009), a
in de ob ene unos p ime os da os sob e la comp ensión
y obs áculos de ap endizaje de alumnos de ESO, en ela-
ción con el ema. Su conocimien o nos pe mi ió de e mi-
na la demanda de ap endizaje, que se i ía de guía pa a
el diseño de una p opues a didác ica más undamen ada.
En lo que sigue desc ibimos b e emen e los esul ados y
conclusiones de dicho es udio.
Sob e el compo amien o de los semiconduc o es con
la empe a u a, un p ime obs áculo es que los alumnos
conside an que el compo amien o eléc ico in e medio
de los semiconduc o es, a empe a u a ambien e, se debe
a que ienen simul áneamen e p opiedades de conduc-
o es y aislan es (mi ad conduc o y mi ad aislan e). La
supe ación de es e obs áculo es posible si los alumnos
log an comp ende que el compo amien o eléc ico de
los semiconduc o es –como en el es o de ma e iales–
depende de su es uc u a y composición química. Y que
és as pueden modi ica sus p opiedades an e cambios de
empe a u a, dando luga a un compo amien o eléc ico
u o o. Po an o, como p e equisi o, es con enien e que
los alumnos adquie an una idea básica del enlace co a-
len e en sólidos, la ene gía de ionización y la eo ía ciné-
ica aplicada a los sólidos.
in es igación didác ica
92 enseñanza de las ciencias, 2011, 29(1)
O o obs áculo se e ie e a la elación causa-e ec o en e
la empe a u a y la esis i idad de un semiconduc o . Al-
gunos alumnos llegan a c ee que, en es e ma e ial, los
cambios de empe a u a ienen de e minados po cam-
bios de la esis i idad. Es a con usión pod ía e i a se si
los alumnos, p ime o, en ienden la esis i idad como la
di icul ad que iene un ma e ial pa a conduci elec ici-
dad a causa de su es uc u a in e na; luego, que el es ado
de agi ación de los á omos de esa es uc u a, y la can i-
dad de po ado es de ca ga, a ía con la empe a u a a la
que és e se encuen e. Ello puede se abo dado con ayu-
da de la eo ía ciné ica aplicada a sólidos (co alen es, en
es e caso) y el concep o de ene gía de ionización, ambos
incluidos en el cu ículo de ísica y química de la ESO.
Los alumnos llegan a en ende la gene ación y ecombina-
ción de pa es elec ón-hueco en un semiconduc o ; ambién,
que los huecos ( acan es de la ed c is alina, o iginadas po
los elec ones libe ados de los enlaces), as con inuos p oce-
sos de gene ación y ecombinación, «pa ecen» mo e se po
el ma e ial en sen ido con a io al de los elec ones lib es. La
di icul ad su ge cuando a esos huecos se les adjudican p o-
piedades co puscula es, como que ienen ca ga eléc ica po-
si i a. Algunos alumnos no llegan a asimila que a un hueco
(una «ausencia de algo») se le adjudiquen p opiedades que
co esponden a las pa ículas ( eales). Además de ello, o os
obs áculos ecuen es, en elación con el concep o, son:
– C ee que un hueco, en el p oceso de ecombinación,
es una especie de « unda» pe manen e de elec ones, que
adquie e la ca ga del elec ón que llega a «ocupa lo».
– Tene en cuen a los huecos pa a de e mina si un semi-
conduc o es o no eléc icamen e neu o, como si uesen
ca gas posi i as eales.
– Conside a la ecombinación como una a acción elec-
os á ica de ca gas de signos opues os (en e huecos y
elec ones lib es).
An e es o, lo p ime o que debemos hace es in en a que
el alumno en ienda que el concep o de hueco su ge como
consecuencia del modelo cien í ico que se emplea en el
es udio de los semiconduc o es. Y, a con inuación, pone -
le de mani ies o su u ilidad pa a comp ende el compo -
amien o eléc ico de dichos ma e iales. Como e emos
después, hab á que plan ea las es a egias didác icas
opo unas que pe mi an al alumnado de ESO adqui i
una p ime a idea del concep o.
Respec o a los semiconduc o es ex ínsecos, encon a-
mos a ios obs áculos de ap endizaje, algunos de los
cuales ienen su o igen en la inadecuada comp ensión del
concep o de hueco. Es os obs áculos son los siguien es:
– Los huecos son conside ados como «de ec os» de la
ed c is alina del semiconduc o y, en consecuencia, las
impu ezas donado as son in oducidas a in de co egi
ales de ec os.
– Se iden i ica una impu eza donado a (á omo pen a a-
len e) con un elec ón, y una impu eza acep o a (á omo
i alen e) con un hueco.
– Un semiconduc o ex ínseco deja de se eléc icamen-
e neu o po que ya no iene el mismo núme o de elec o-
nes lib es y de huecos, de o ma que los semiconduc o es
ipo p es án ca gados posi i amen e, y los de ipo n, ne-
ga i amen e. En de ini i a, se pone de mani ies o que los
huecos se con unden con p o ones.
E i a es os úl imos obs áculos, además de p es a una
especial a ención al concep o de hueco, equie e hace
én asis en que las impu ezas con las que son dopados
los semiconduc o es son á omos; en que és os son eléc-
icamen e neu os, y, po an o, no al e a án el es ado
eléc ico del semiconduc o .
4. TRATAMIENTO DIDÁCTICO Y OBJETIVOS
PARA UNA PRIMERA INTRODUCCIÓN A LA
FS
Una ez iden i icada la demanda de ap endizaje, pasamos
a desc ibi nues a ansposición didác ica del ópico al ni-
el de ESO. Mos a emos las pa es en las que se desa o-
lla la p opues a y, en cada una, indicamos cómo se puede
pasa del conocimien o cien í ico a la ciencia escola que
a a se enseñada en es a e apa. Es o es, pa a cada con e-
nido, pa imos de los concep os o enómenos cien í icos
del ópico, y luego localizamos aquellos con enidos del
cu ículo de ísica y química que, a nues o en ende , ie-
nen elación con los mismos. A con inuación, indicamos
lo que los alumnos ya saben –o, al menos, ya han es udia-
do– sob e dichos con enidos de e e encia; y e minamos
p oponiendo los con enidos que pueden se enseñados en
la e apa, jun o con los obje i os de ap endizaje.
4.1. ¿Qué p esencia ienen los semiconduc o es en
nues a ida co idiana?
An es de inicia el es udio de concep os, hab ía que mo-
i a al alumnado en el ap endizaje de nociones de FS,
a ando, po ejemplo, de que en iendan la impo ancia
de los ma e iales semiconduc o es en el desa ollo de
la elec ónica. Po an o, lo que in en amos en la pa e
in oduc o ia es que los alumnos sien an cu iosidad po
conoce po qué los semiconduc o es son an especiales,
y qué concep os y leyes cien í icas pueden explica lo.
Un modo de abo da es o en clase pod ía se plan eando
a los alumnos p egun as como, po ejemplo:
– ¿Qué di e encias encuen as en e las calculado as,
o denado es y demás apa a os elec ónicos que u ilizas
ac ualmen e, con los que u ilizaban us pad es cuando
enían u edad? ¿Cuál ha sido la e olución? ¿A qué
c ees que ha sido debido?
– ¿Sabes con qué ma e iales se ab ican los ci cui os
elec ónicos de los elé onos mó iles, calculado as, e-
lojes digi ales, ideoconsolas, e c.?
– ¿Has oído habla de los semiconduc o es? ¿Sabes
algo de ellos?
in es igación didác ica
93
enseñanza de las ciencias, 2011, 29(1)
Con obje o de ayuda al alumnado a esponde es as
p egun as, se les puede suge i que: a) consul en en-
ciclopedias, lib os de di ulgación o webs dedicadas
a ins umen os an iguos y mode nos de elec icidad/
elec ónica; b) isi en algún museo de ciencia donde
haya exposiciones de apa a os elec ónicos an iguos;
c) p egun en a sus amilia es, con más edad que ellos,
po que ienen isión más amplia en el iempo al habe
pe cibido la g an e olución de los apa a os elec ónicos
en las úl imas décadas.
También se pueden lee en clase a ículos de di ulga-
ción cien í ica, in eligibles pa a alumnos de ESO, de-
dicados al econocimien o de la con ibución de los
semiconduc o es al desa ollo de la elec ónica. Igual-
men e, se pueden plan ea deba es y e lexiones ace ca
de cómo los a ances cien í ico- ecnológicos, ligados a
los semiconduc o es, han con ibuido al a ance de los
disposi i os elec ónicos, y ello, a su ez, a nues o es-
ilo de ida (uso de elé onos mó iles, ep oduc o es
MP3-4, e c.).
Es e plan eamien o inicial es uno de an os posibles,
pues ello debe es a abie o a la c ea i idad y ecu -
sos de cada p o eso . También puede se plan eado en
clase de ecnología, den o de la unidad dedicada a
la elec ónica, es ableciendo una adecuada coo dina-
ción en e el p o eso de dicha á ea y el p o eso de
ísica y química. En cualquie caso, el p opósi o es
mo i a a los alumnos al ap endizaje de algunos de
los concep os y enómenos que se mani ies an en los
semiconduc o es.
4.2. ¿A qué llamamos semiconduc o es? ¿Qué ma-
e iales son semiconduc o es? ¿Cómo se explica su
compo amien o eléc ico a escala mic oscópica?
Una ez pues a de mani ies o la impo ancia de los semi-
conduc o es, se in oduce el con enido concep ual, co-
menzando po los semiconduc o es in ínsecos.
De inición de semiconduc o in ínseco
Los alumnos de 14-15 años ya manejan la abla pe iódi-
ca de los elemen os, analizan las p incipales p opiedades
de los elemen os ep esen a i os y dis inguen en e me-
ales y no me ales. Asimismo, ya saben que los ma e ia-
les me álicos son conduc o es de la elec icidad, y los no
me álicos, aislan es. En es e con ex o, se hace alusión a
los elemen os semime álicos como aquellos que poseen
p opiedades in e medias a los me ales y no me ales.
Es o pe mi e in oduci el concep o de semiconduc o
in ínseco (pu o) como aquel ma e ial compues o po un
semime al, no malmen e de Si o Ge, que a empe a u a
ambien e posee p opiedades eléc icas in e medias a los
ma e iales conduc o es y aislan es ípicos.
Es uc u a in e na de un semiconduc o in ínseco
La comp ensión de la es uc u a in e na de un semi-
conduc o (sus ancia sólida co alen e) equie e que los
alumnos engan una idea ap oximada del enlace químico,
pa icula men e del co alen e, y del papel jugado po los
elec ones de alencia en la o mación de los mismos. El
p opósi o es que asocien la capacidad de los sólidos de
conduci elec icidad con la can idad de elec ones lib es
que puedan llega a ene .
En la ESO, el enlace co alen e suele abo da se desde
una pe spec i a clásica basada en la egla del oc e o de
Lewis. Es a egla iene sus limi aciones, p incipalmen-
e po las excepciones que p esen a, po lo que puede
gene a ideas inadecuadas en el alumnado (Le y e al.,
2004). Sin emba go, es bas an e in ui i o y eso la hace
especialmen e ú il pa a hace una p ime a in oducción
al enlace químico (Ga cía-Ca mona, 2006b; Coll y T ea-
gus , 2003). Consecuen emen e, un modo de ep esen a
la es uc u a co alen e a ómica de un semiconduc o in-
ínseco es el modelo plano de la igu a 1. Se a a de
un modelo clásico, bas an e simpli icado, que pe mi e
o ece una p ime a idea de la es uc u a de es os ma e-
iales en la ESO (Ga cía-Ca mona, 2006a). En sin onía
con Tsapa lis y Papapho is (2002), el uso de modelos
más complejos, basados en la eo ía cuán ica, como el de
bandas de ene gía, suele supone un obs áculo añadido
pa a los alumnos de es a e apa. Es e hecho se co obo a,
además, con los hallazgos de una in es igación ecien e
(Wi mann, S einbe g y Redish, 2002), que indican las
di icul ades que es e úl imo modelo plan ea, incluso, a
alumnos uni e si a ios.
Con el modelo de la igu a 1, los alumnos pueden com-
p oba , con ela i a acilidad, que cada á omo del se-
miconduc o ep esen ado es es able, al compa i sus
4 elec ones de alencia con los 4 á omos ecinos más
p óximos, alcanzando así la con igu ación elec ónica de
gas noble.
Figu a 1
Modelo bidimensional de la es uc u a co alen e de un semicon-
duc o in ínseco de Si/Ge.

in es igación didác ica
94 enseñanza de las ciencias, 2011, 29(1)
Compo amien o eléc ico de un semiconduc o in ínseco
La esis encia eléc ica, como magni ud que da cuen a
de la oposición de los ma e iales al paso de co ien e
eléc ica, suele se bien asimilado po los alumnos; pe o,
el concep o de esis i idad eléc ica gene a más di icul-
ades de comp ensión. Ga cía-Ca mona (2006c) ha com-
p obado, po ejemplo, que alumnos de ESO c een que la
pé dida de conducción eléc ica de un me al (aumen o de
su esis i idad), a al as empe a u as, se debe a un «e ec-
o de compensación» po el cual «los elec ones educen
su mo ilidad, a in de in en a e i a el calen amien o del
me al».
Si bien el concep o de esis i idad es esencial en FS,
como p ime a ap oximación, en la ESO el concep o pue-
de se in oducido como una ca ac e ís ica p opia de cada
ipo de ma e ial (de e minada po su es uc u a y compo-
sición química), independien e de sus dimensiones, que
da idea de su oposición in ínseca al paso de co ien e
eléc ica (Pie e , 1994). Además, hab ía que añadi que
el alo de la esis i idad a ía según la empe a u a
del ma e ial. La in luencia de la empe a u a sob e la
esis i idad de los ma e iales puede se comp endida a
pa i de la eo ía ciné ica y del concep o de ene gía de
ionización, en los é minos p o is os pa a la ESO. En
la li e a u a exis en nume osos abajos dedicados a las
di icul ades de ap endizaje de los alumnos de secunda ia
sob e la eo ía ciné ica. Bena och (2001) las sin e iza
en: a) una endencia a imagina la ma e ia en é minos
mac oscópicos, en ez de hace lo a pa i de su ca ác e
discon inuo; b) una endencia a aslada las p opiedades
mac oscópicas de un sis ema hacia las mic oscópicas; c)
la concep ualización, en el mejo de los casos, de un mo-
delo co puscula es á ico, si bien, espec o a es a úl ima,
algunos es udios (Domínguez, De P o y Ga cía-Rodeja,
1998; Gómez-C espo, Pozo y Gu ié ez, 2004) e elan
que alumnos de ESO llegan a asocia la agi ación de las
pa ículas de un ma e ial con su empe a u a.
El concep o de ene gía de ionización suele gene a di-
icul ades de comp ensión en los alumnos de dis in as
e apas educa i as (Tabe , 2003). Consecuen emen e, en
la ESO c eemos su icien e de ini la como la ene gía ne-
cesa ia pa a libe a elec ones de alencia de sus enlaces,
sin dis ingui si se a a de la 1.ª, 2.ª, 3.ª… ene gía de
ionización.3
En unción de los dos concep os an e io es, los alumnos
pueden adqui i una p ime a idea de po qué la esis i i-
dad de un ma e ial me álico (conduc o ) aumen a con la
empe a u a, y, sin emba go, en un semiconduc o ocu e
lo con a io. Lo que se espe a es que comp endan que los
me ales (ma e iales con bas an es elec ones lib es a ba-
jas empe a u as) se con ie en en malos conduc o es de
la elec icidad a al as empe a u as, po que los á omos de
la ed aumen an su es ado de ib ación en o no a sus po-
siciones de equilib io, obs aculizando así el mo imien o
de la g an can idad de elec ones lib es del ma e ial. Sin
emba go, en los semiconduc o es (sólidos co alen es) un
aumen o de empe a u a p oduce up u as en sus enlaces
y, en consecuencia, la libe ación de elec ones de alen-
cia –cuando adquie en la ene gía de ionización–, los cua-
les es a án dispues os a o ma una co ien e eléc ica en
el momen o en que sea aplicado un ol aje, lo que expli-
ca la disminución de esis i idad en los semiconduc o es
al subi la empe a u a.
Lo dicho sob e la libe ación de elec ones de la ed co-
alen e de un semiconduc o pe mi e hace una p ime a
in oducción al concep o de hueco. Con el modelo clási-
co y simpli icado de semiconduc o empleado, un hueco
puede se de inido como la acan e que deja un elec ón
de alencia libe ado de un enlace (Pie e , 1994). Asi-
mismo, la eo ía ciné ica y el concep o de ene gía de io-
nización pe mi en hace una p ime a in oducción a dos
p ocesos esenciales en FS: la gene ación y la ecombi-
nación de pa es elec ón-hueco. El p opósi o es que los
alumnos en iendan que cuando los elec ones de enlace,
compa idos po los á omos de la ed, adquie en la su-
icien e ene gía (de ionización) pa a ompe el enlace,
se con ie en en elec ones lib es dejando las co es-
pondien es acan es (huecos) en la ed (Figu a 2). Suele
se ela i amen e ácil pa a los alumnos deduci que po
cada elec ón libe ado de la ed apa ece un hueco; y que
en un semiconduc o pu o siemp e exis i á el mismo nú-
me o de elec ones lib es y huecos.
Asumiendo que los alumnos ya ienen en men e que un
ma e ial es buen conduc o si iene muchos elec ones
lib es, se espe a que comp endan que la gene ación de
muchos pa es elec ón-hueco con ie a al semiconduc o
en un buen conduc o de elec icidad. No obs an e, con-
iene ma iza que la empe a u a necesa ia pa a ompe
los enlaces co alen es del semiconduc o y con e i lo
en buen conduc o de la elec icidad es ealmen e g ande
(en o no a 600 K pa a el Si). De modo que deci que «la
conducción eléc ica de los semiconduc o es aumen a
con la empe a u a», sin más, debe en ende se como una
simpli icación que hacemos den o del ca ác e in oduc-
o io de la p opues a.
Figu a 2
Gene ación de un pa elec ón-hueco.
in es igación didác ica
95
enseñanza de las ciencias, 2011, 29(1)
En es e con ex o se puede hace alusión a la aplicación
de los semiconduc o es en la gene ación de ene gía o-
o ol aica. Se in en a que los alumnos adquie an una
idea básica de la aplicación, llegando a en ende –como
p ime a ap oximación4– que la luz sola p opo ciona la
ene gía de ionización necesa ia pa a libe a elec ones de
la es uc u a co alen e, que pueden o ma pa e de una
co ien e eléc ica.
Respec o al p oceso de ecombinación de pa es elec ón-
hueco, el obje i o es que los alumnos en iendan que los
elec ones lib es pie den pa e de su ene gía debido a los
múl iples choques con la ed c is alina del semiconduc-
o . Po an o, uel en a cae sob e la ed, ocupando los
huecos dejados po o os elec ones libe ados y quedan-
do enlazados nue amen e.
Po ado es de ca ga de un semiconduc o : elec ones y
huecos
Los alumnos de 14-15 años ya ienen una p ime a idea
de la ley de Ohm, y de las magni udes ísicas que se e-
lacionan en dicha ley (in ensidad, ol aje y esis encia
eléc ica). También han es udiado que los po ado es de
ca ga eléc ica en los conduc o es son los elec ones. El
aspec o no edoso que se in oduce con los semiconduc-
o es es que, además de los elec ones, exis e o o ipo de
po ado de ca ga: el hueco.
An es hemos de inido el hueco como la acan e que deja
un elec ón libe ado de la ed co alen e del semiconduc-
o . Además de es o, en FS a un hueco se le adjudican una
se ie de p opiedades co puscula es, con el in de hace
más ácil la comp ensión de la conducción eléc ica en
es os ma e iales. Los huecos se compo an como pa ícu-
las con las mismas p opiedades que los elec ones lib es,
pe o con ca ga posi i a, de modo que si se aplica un ol-
aje al semiconduc o , los huecos «gene an» una co ien-
e eléc ica posi i a que ci cula á en sen ido opues o a la
p oducida po los elec ones (Figu a 3).
Al p incipio, el concep o de hueco suele ocasiona di-
icul ades de comp ensión a los alumnos de ESO; p in-
cipalmen e, po que su sen ido común les puede induci
a echaza que algo « acío» uncione como una ca ga
eléc ica (Ga cía-Ca mona, 2007). Después de odo,
como señala an Zeghb oeck (2004), los elec ones son
los únicos po ado es de ca ga eales en un semicon-
duc o . En e ec o, los huecos sólo exis en den o de un
semiconduc o , y, a di e encia de los elec ones, nunca
pod emos ex ae los del ma e ial. Pie e (1994) a gu-
men a que es e ipo que con lic os men ales suelen se
consecuencia de las impe ecciones, o limi aciones, que
ienen los modelos que u ilizamos en ciencias. Sin em-
ba go, en la enseñanza de las ciencias enemos que ene
en cuen a dichas limi aciones, y a a de busca las o -
mas más adecuadas pa a que los concep os puedan se
comp endidos po los alumnos.
Median e el uso complemen a io de analogías, los alum-
nos de ESO pueden adqui i una idea ap oximada del con-
cep o de hueco. Imaginemos, po ejemplo, que enemos
seis asos y cinco bolas. Disponemos en línea los asos, e
in oducimos las cinco bolas en los p ime os cinco asos,
dejando el p ime aso acío, si uado más a la izquie da.
Aho a mo emos la bola del segundo aso hacia el p ime-
o, la bola del e ce o hacia el segundo aso que ha que-
dado acío, y así sucesi amen e. La imp esión es que el
aso acío (hueco) pa ece mo e se de izquie da a de echa,
es deci , en sen ido con a io al mo imien o de las bolas
(elec ones). Lógicamen e, es e mo imien o es posible
po que hay di e en e núme o de asos (huecos) y bolas
(elec ones); po an o, si se op a po emplea la analogía,
se á con enien e habla de sus limi aciones y acla a que
no es ealmen e álida pa a ep esen a a un semiconduc o
in ínseco (pu o).
Hemos dicho que la concepción de un hueco como po -
ado de ca ga eléc ica es consecuencia de los modelos
que se u ilizan pa a acili a la comp ensión del com-
po amien o eléc ico de los semiconduc o es, lo que es
ácilmen e jus i icable cuando se emplea el modelo de
bandas de ene gía5. Sin emba go, en el con ex o del mo-
delo clásico bidimensional de semiconduc o , podemos
u iliza la analogía an e io pa a jus i ica la u ilidad del
concep o de hueco. Imaginemos aho a que enemos mu-
chos asos acíos y sólo unas pocas bolas que se mue en
con inuamen e sal ando de unos asos a o os. En es e
caso, es ácil segui el mo imien o de las bolas (elec o-
nes). Pe o, si lo que hay son muchas bolas y sólo unos
cuan os asos acíos, es más e icaz segui qué asos
quedan acíos en cada momen o (huecos) que in en a
lle a un egis o del mo imien o de odas las bolas.
Como se ha comen ado, la asignación de un ca ga posi-
i a a los huecos suele p oduci con lic os cogni i os en
los alumnos, po que pueden con undi los con p o ones.
En es e sen ido, es p eciso incidi en que: 1) los p o ones
son ca gas eales y los huecos no, y 2) los huecos pueden
mo e se y gene a una co ien e eléc ica posi i a, mien-
as que los p o ones no, al encon a se en el in e io del
núcleo a ómico.
Asimismo, a in de e i a que en los alumnos la idea de
que el p oceso de ecombinación se debe a una a acción
elec os á ica en e un hueco y un elec ón, se puede ana-
liza con ellos lo que ocu e con la ene gía de un «obje o»
as su i nume osos choques en su camino. La inalidad
es que lleguen a en ende que los elec ones lib es an
pe diendo pa e de su ene gía po los múl iples choques
con los á omos de la ed, y e minan «cayendo» sob e los
huecos, c eados po o os elec ones libe ados.
Figu a 3
Mo imien o de elec ones y huecos en un semiconduc o .
in es igación didác ica
96 enseñanza de las ciencias, 2011, 29(1)
Hab ía que dedica , po an o, un iempo a hace e al
alumno que decisiones como la de adjudica p opieda-
des co puscula es a los huecos son ecuen es en ciencia,
sob e odo cuando se cons uyen modelos pa a in en a
explica «lo que no podemos obse a a simple is a»
( enómenos mic oscópicos), pe o que sabemos de su
mani es ación. Se les puede e oca , en es e sen ido, que
en cu sos an e io es ya han empleado modelos –p inci-
palmen e analógicos– cuando han abo dado el es udio
de la ma e ia, con exp esiones como: «los á omos son
“boli as”», en el modelo a ómico de Dal on; «el núcleo
es como el Sol y los elec ones como los plane as», en
el modelo a ómico de Ru he o d, o «los á omos son los
“lad illos” que cons i uyen la ma e ia».
4.3. ¿Cómo pueden se modi icados los semicon-
duc o es pa a mejo a sus p opiedades eléc icas/
elec ónicas?
Una ez que han sido a ados los semiconduc o es pu-
os (in ínsecos), se in oducen los semiconduc o es
ex ínsecos. Se puede comenza haciendo alusión a las
limi aciones de los p ime os, como que sólo conducen
bien la elec icidad a al as empe a u as. Po an o, se
a a de pone de elie e la idea de que los cien í icos
y ecnólogos, que diseñan disposi i os elec ónicos, se
plan ean la necesidad de manipula de algún modo es os
ma e iales, con el p opósi o de mejo a sus p es aciones.
Po ejemplo, consegui que es os ma e iales conduzcan
bien la elec icidad a empe a u a ambien e. Su ge así el
concep o de semiconduc o ex ínseco.
Ap o echando que los alumnos de ESO ya dis inguen
las sus ancias pu as de las impu as, el semiconduc o
ex ínseco puede se de inido como aquel que ha sido
dopado con impu ezas, a in de mejo a su conducción
eléc ica sin aumen a le la empe a u a.6
An es de abo da el p oceso de dopado de un semicon-
duc o , se puede p egun a a los alumnos si han oído an-
es la palab a dopado (es posible que la hayan oído en el
ámbi o del depo e). En el momen o que ienen una idea
gene al de lo que es «dopa », se les plan ea si saben qué
impu ezas hab ía que in oduci a un semiconduc o pa a
modi ica su núme o de po ado es de ca ga (elec ones
o huecos). Pa a ayuda les a esponde se les puede da la
pis a de que los po ado es p ocede án de los elec ones
de alencia de los á omos in oducidos. Lo que se espe a
es que lleguen a la conclusión de que el dopado de un
semiconduc o consis e en in oduci le á omos de o os
elemen os di e en es y que, po an o, end án di e en-
e núme o de elec ones de alencia que el Si/Ge. Los
alumnos de ESO suelen en ende sin mucha di icul ad
que así el semiconduc o se con ie e en una sus ancia
impu a (semiconduc o ex ínseco).
Una ez que los alumnos llegan a asocia el p oceso de
dopado con la in oducción de á omos ex años, se les
cues iona si se ía lógico que se in odujese cualquie ipo
de á omos o si debe habe algún ipo de es icción. Se
les puede da una p ime a pis a: que los á omos in o-
ducidos no ompan, o no al e en signi ica i amen e, la
es uc u a c is alina del ma e ial. Con ello se in en a que
deduzcan que las impu ezas in oducidas deben ene un
amaño simila al de los á omos del semiconduc o (Si/
Ge). Luego se les sigue dando pis as que les ayuden a
conclui que ello se consigue in oduciendo á omos pen-
a alen es o i alen es, es deci , con un elec ón de a-
lencia más o menos, espec i amen e, que el Si/Ge (á o-
mo e a alen e).
Después de que se hayan iden i icado las impu ezas con
las que suelen se dopados los semiconduc o es, el ob-
je i o es en ende qué consecuencias ienen és as en el
compo amien o eléc ico de los mismos, lo que puede
consegui se median e el modelo/esquema bidimensional
de semiconduc o de inido, y la egla del oc e o. Cues-
ionando a los alumnos qué ocu e si a un semiconduc o
de Si/Ge le es in oducido un á omo pen a alen e, po
ejemplo de Sb (Figu a 4), se espe a que comp ueben que
al impu eza compa e cua o de sus elec ones de alen-
cia con cada uno de los cua o á omos de Si/Ge ecinos,
quedándole uno de sus elec ones desapa eado. Luego
se plan ea ía la siguien e p egun a gené ica: ese elec ón
que «sob a», al no es a implicado en el enlace co alen-
e, ¿ equie e una ene gía de libe ación igual que la eque-
ida pa a ompe un enlace co alen e? Si es necesa io,
se apo a la in o mación de que incluso a empe a u a
ambien e dicho elec ón puede adqui i la ene gía su i-
cien e pa a con e i se en un elec ón lib e. El p opósi o
es que los alumnos en iendan que con la in oducción de
á omos pen a alen es en un semiconduc o , se consigue
ene elec ones lib es sin sus co espondien es huecos;
con lo cual, si se aplica un ol aje, la co ien e debida a
elec ones se á mayo que la debida a huecos.
A con inuación se puede pedi a los alumnos que in es-
iguen cómo se denominan las impu ezas que gene an
elec ones lib es en un semiconduc o , sin los co es-
pondien es huecos. La in ención es que concluyan que
dichas impu ezas se denominan impu ezas donado as
(á omos pen a alen es). Es o pe mi e, además, de ini
el concep o de semiconduc o ex ínseco ipo n (de ne-
Figu a 4
Gene ación de un elec ón lib e median e la in oducción
de una impu eza donado a.
in es igación didác ica
97
enseñanza de las ciencias, 2011, 29(1)
ga i o) como aquel que ha sido dopado con impu ezas
donado as y que, po an o, iene a los elec ones como
po ado es de ca ga mayo i a ios.
De o ma análoga a lo an e io , se pide a los alumnos que
analicen qué ocu e cuando se dopa un semiconduc o con
á omos i alen es. Se espe a que deduzcan que el á omo
«ex año» (impu eza) no posee el núme o su icien e de
elec ones de alencia pa a comple a los cua o enlaces
co alen es. Consecuen emen e, su ge un hueco en uno
de los enlaces (Figu a 5), sin que haya sido libe ado un
elec ón. Igualmen e, se les pedi á que in es iguen cómo
se denominan las impu ezas que apo an huecos a los se-
miconduc o es, sin que lle e apa ejado la libe ación de
un elec ón. En es e caso, se espe a que encuen en que
és as son denominadas impu ezas acep o as (á omos i-
alen es). En de ini i a, lo que se p e ende es que lleguen
a comp ende que el dopado de un semiconduc o con
impu ezas acep o as aumen a la concen ación de huecos
espec o a la de elec ones. Asimismo, que los po ado es
de ca ga mayo i a ios son los huecos (posi i os) y que,
po ello, al semiconduc o se le denomina ex ínseco ipo
p (de posi i o).7
Como posibles di icul ades de comp ensión, an icipamos
que el hecho de que en los semiconduc o es ex ínsecos
exis an dis in as can idades de elec ones lib es y huecos
puede hace pensa a los alumnos que no son eléc ica-
men e neu os. En es e sen ido, se les puede p egun a
cómo a ía la can idad de elec ones y p o ones de un se-
miconduc o cuando es dopado. Se in en a ía e o za así
la idea de que las impu ezas, an o donado as como acep-
o as, inse adas en un semiconduc o son á omos; po
an o, eléc icamen e neu os (apo an el mismo núme o
de elec ones y p o ones), con lo que el semiconduc o
ex ínseco ambién. Es o se puede consegui incluyendo
alguna ac i idad donde se pida a los alumnos que hagan
un balance de p o ones y elec ones, en una po ción de
cie o ma e ial (homogéneo) donde exis e cie a can idad
de á omos de dos ipos di e en es (como ocu e en un
semiconduc o ex ínseco), y de e minen si es a ía o no
ca gado eléc icamen e.
5. CONCLUSIONES Y PERSPECTIVAS
Hemos plan eado la posibilidad de in eg a nociones de
FS en el cu ículo de ísica y química de la ESO, a in de
complemen a la enseñanza de la elec ónica, ac ualmen-
e abo dada desde la ma e ia de ecnología. El desa ollo
de nues a p opues a didác ica pa e de la hipó esis de que
con los con enidos sob e ma e ia y elec icidad, p e is-
os en dicho cu ículo, y sin más que añadi unos pocos
concep os nue os, es ac ible una p ime a in oducción
al ópico en la ESO. Así se pone de mani ies o en nues o
es udio pilo o, donde obse amos que los alumnos, sin
g andes di icul ades, log an en ende : 1) la es uc u a in-
e na de un semiconduc o , en base a la eo ía de Lewis;
2) los p ocesos de gene ación y ecombinación de pa es
elec ón-hueco; 3) la gene ación de elec ones lib es en
un semiconduc o median e dopado con impu ezas do-
nado as; y 4) el balance de po ado es de ca ga en un
semiconduc o ex ínseco.
Es o no qui a, sin emba go, que puedan su gi concep-
ciones al e na i as, como que:
– Un semiconduc o iene simul áneamen e p opiedades
de conduc o y aislan e.
– Un hueco es una unda del elec ón.
– Los huecos pa icipan en la neu alidad eléc ica de los
semiconduc o es, como si uesen ca gas ísicas ( eales).
– El p oceso de ecombinación es una a acción elec-
os á ica en e un hueco y un elec ón.
– Los huecos son de ec os de la ed c is alina de un se-
miconduc o , y el dopado con impu ezas donado as iene
la inalidad de « epa a los».
Po an o, la p opues a debe se some ida a nue os ensayos
que a ojen mayo luz ace ca de su iabilidad y e icacia.
Po que es posible que las simpli icaciones hechas en la
ansposición didác ica del ópico pa a dicho ni el puedan
con ibui , de algún modo, al desa ollo de las concepcio-
nes al e na i as an e io es. Hay que ene en cuen a que el
ópico suele se es udiado en la educación posobliga o ia
desde el dominio de la ísica cuán ica, y noso os lo hemos
plan eado desde una pe spec i a clásica. También cabe
p egun a se si el g ado de abs acción de algunos de los
concep os a ados, como, po ejemplo, el de hueco, sob e-
pasa o no la capacidad habi ual de un alumno de ESO, y
que, po ello, a lo mejo es con enien e pospone su in o-
ducción a cu sos supe io es. Es e ipo de p egun as son las
que an a guia nues as u u as in es igaciones, a in de
mejo a nues o plan eamien o didác ico sucesi amen e.
Figu a 5
Gene ación de un hueco median e la in oducción
de una impu eza acep o a.