FÍSICA DE SEMICONDUCTORES CARACATERÍSTICAS DEL Si UN Tatiana Andrea Gracia Prada -fsc11Tatiana- 2015

CARACTERÍSTICAS SEMICONDUCTORAS DEL Si

CARACTERÍSTICAS SEMICONDUCTORAS DEL Si Haga una investigación sobre el Silicio y diseñe una presentación didáctica lo más completa que pueda Abundancia, cómo se fabrica, procesos Su lugar en las tabla periódica Estructura de bandas, GAP = 1,1 eV Estructura cristalina Propiedades del silicio intrínseco Dopado URL de videos Referencias etc

Silicio Es un elemento químico metaloide, su número atómico es 14 y está ubicado en el grupo IV de la tabla periódica. Su símbolo es denotado por SI . Se presenta en forma amorfa y cristalizada; el primero es un polvo parduzco, más activo que la variante cristalina, que se presenta en octaedros de color azul grisáceo y brillo metálico. El Silicio es el segundo elemento mas abundante de la corteza terrestre (27,7%), después del Oxígeno (46,6%) y seguido por el Aluminio(8,1%).

Silicio Historia: El silicio (del latín silex, sílice) fue identificado por primera vez por Antoine Lavoisier en 1787, aunque posteriormente fue confundido con un compuesto por Humphry Davy en 1800. En 1811 Gay-Lussac, y Louis Thenard probablemente, preparó silicio amorfo impuro calentando potasio con tetrafluoruro de silicio. En 1824 Berzelius preparó silicio amorfo empleando un método similar al de Gay-Lussac, purificando después el producto mediante lavados sucesivos hasta aislar el elemento. El químico Jöns Jacob Berzelius en el año de 1823 y 1824 pudo por primera vez en la historia, lograr obtener un estado puro y aislado del silicio. Como bien se dijo es un elemento metaloide tiene una tonalidad grisácea y metálica. Símbolo químico empleado por Dalton para el silicio.

Silicio Fabricación y Aplicaciones El proceso de fabricación de obleas de silicio, que después serán usadas para realizar elementos como microchips o procesadores. A continuación se presenta el enlace de un video que muestra este proceso. https://www.youtube.com/watch?v=PwvI1VqcvVk El silicio se utiliza en aleaciones, en la preparación de las siliconas, en la industria de la cerámica técnica y, debido a que es un material semiconductor muy abundante, tiene un interés especial en la industria electrónica y microelectrónica como material básico para la creación de obleas o chips que se pueden implantar en transistores, pilas solares y una gran variedad de circuitos electrónicos. También se están estudiando las posibles aplicaciones del siliceno, que es una forma alotrópica del silicio que forma una red bidimensional similar al grafeno. Otros importantes usos del silicio son: Como material refractario, se usa en cerámicas, vidriados y esmaltados. Como elemento fertilizante en forma de mineral primario rico en silicio, para la agricultura. Como elemento de aleación en fundiciones. Fabricación de vidrio para ventanas y aislantes. El carburo de silicio es uno de los abrasivos más importantes. Se usa en láseres para obtener una luz con una longitud de onda de 456 nm. La silicona se usa en medicina en implantes de seno y lentes de contacto.

Silicio Estructura cristalina El silicio presenta un patrón semejante al del diamante, las líneas entre los átomos indican los enlaces con los elementos próximos. La distancia entre cada átomo, o mejor la longitud del cubo es de 5.43 Å. La segunda figura muestra la disposición de los átomos de silicio en una célula unitaria, con números que indican la altura del átomo por encima de la base del cubo, como una fracción de la dimensión de la celda. El silicio cristaliza con el mismo patrón que el diamante, en una estructura que Ashcroft y Mermin llaman celosías primitivas, "dos cubos interpenetrados de cara centrada". Las líneas entre los átomos de silicio en la ilustración de la red, indican los enlaces con los vecinos más próximos. El lado del cubo de silicio es 0,543 nm. El germanio tiene la misma estructura del diamante, con una dimensión de celda de 0,566 nm.

Silicio Material intrínseco y Dopado Un semiconductor cristalino y sin impurezas o mejor conocido como semiconductor intrínseco, presenta a una temperatura de 0K, toda su banda de valencia ocupada por electrones. La energía de gap es menor a 2eV. Conforme va aumentando la temperatura, se producen destrucciones de enlaces que a su vez producen los llamados pares electrones y huecos. A partir de ese momento, el material se vuelva un débil conductor. En el caso de los materiales dopados, se pueden tener de dos tipos : tipo n con electrones y tipo p con huecos. Con estas impurezas, frente a una baja temperatura, se puede permitir que el material conduzca corriente.

Haga lo mismo con otros materiales semiconductores de las columnas III, IV y V de la Tabla Periódica. Escoja un solo material semiconductor Siempre relacione sus relaciones con el Silicio

Germanio El germanio es un elemento químico con número atómico 32, y símbolo Ge perteneciente al período 4 de la tabla periódica de los elementos Es un metaloide sólido duro, cristalino, de color blanco grisáceo, que conserva su brillo a temperaturas normales. Presenta la misma estructura cristalina que el diamante. Forma gran número de compuestos organometálicos y es un importante material semiconductor utilizado en transistores y fotodetectores. A diferencia de la mayoría de semiconductores, el germanio tiene una pequeña banda prohibida (band gap) por lo que responde de forma eficaz a la radiación infrarroja y puede usarse en amplificadores de baja intensidad. El germanio a diferencia del Silicio, presenta una pequeña banda prohibida en comparación a este (el germanio tiene 0.67eV y el Silicio 1.1eV)

Germanio Estructura cristalina y aplicaciones La estructura del Germanio es similar a la del silicio. Al lado derecho se puede ver un video sobre unas pequeñas aplicaciones que tiene el germanio. El germanio tiene la misma estructura del diamante, con una dimensión de celda de 0,566 nm, mientras que el lado del cubo de silicio es 0,543 nm. A continuación se adjunta un enlace en el cuál se podrá observar algunas de las aplicaciones del germanio: https://www.youtube.com/watch?v=_CEbkMSbDuU

Silicio y Germanio Propiedades Parámetro Silicio Germanio Masa atómica 28.08u 72.6u Temperatura de fusión 1410ºC 937.4ºC Concentración intrínseca a 300K 1.5e+016 m^·3 2.36e+019 m^·3 Banda prohibida 1.1eV 0.67eV Permitividad eléctrica 12 15.7 Masa efectiva electrón 1.1mo 0.5mo Masa efectiva hueco 0.59 mo 0.37mo

Referencias [1] http://curiosidades.batanga.com/4438/caracteristicas-del-silicio [2] http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/solids/sili2.html [3]http://www.slideshare.net/mo_hacha/estructura-del-silicio-germanio-y-galio [4] http://ocwus.us.es/fisica-aplicada/copy_of_complementos-de-fisica/temas/TEMA3.pdf [5] http://cvb.ehu.es/open_course_ware/castellano/tecnicas/electro_dis/ensenanzas- tecnicas/electronica-de-dispositivos/tema-01.pdf [6] http://personales.upv.es/jquiles/prffi/semi/ayuda/propiedades_ge_si.htm [7] http://curiosidades.batanga.com/4438/caracteristicas-del-silicio