FÍSICA DE SEMICONDUCTORES CARACATERÍSTICAS DEL Si UN Cristiam Camilo Bonilla Angarita -fsc04Cristiam- 2015

CARACTERÍSTICAS SEMICONDUCTORAS DEL Si El silicio fue descubierto por Jöns Jacob Berzelius Trabajo como analista químico, trabajo en la teoría de la dualidad 1779 1848

CARACTERÍSTICAS SEMICONDUCTORAS DEL Si Abundancia : El silicio no se encuentra en estado natural libre, sino que se encuentra en forma de compuestos como: Rocas: cristal de roca, amatista, cuarzo ahumado, etc. Como arena: dióxido de silicio. Básicamente en la mayoría de las rocas corrientes excepto piedras calizas y dolomitas.

CARACTERÍSTICAS SEMICONDUCTORAS DEL Si cómo se fabrica, procesos Básicamente la arena o cuarzo es introducida en un horno el cual posee 2 electrodos de carbón, a través de dichos electrodos se pasa un arco eléctrico que eleva la temperatura del horno sobre los 2000 grados Celsius, a dicha temperatura el silicio se funde y se extrae por la parte inferior del horno o crisol. A este Silicio se le conoce como Silicio Metalúrgico y posee un 99% de pureza.

cómo se fabrica, procesos CARACTERÍSTICAS SEMICONDUCTORAS DEL Si cómo se fabrica, procesos Ahora bien para obtener el Silicio de Grado Electrónico se tiene que emplear un nuevo proceso al mezclarlo en un reactor en compañía de acido clorhídrico a una temperatura de 300 °C , posteriormente se produce un gas llamado triclosano el cual entra en una serie de cámaras que lo separa de los otros compuesto y al condensarse pasa a fase liquida. Finalmente el liquido entra en una tercer cámara donde crece alrededor de barras de silicio puro formando cilindros de Silicio Grado Electrónico

CARACTERÍSTICAS SEMICONDUCTORAS DEL Si Su lugar en las tabla periódica Número atómico 14 Valencia 4 Estado de oxidación +4 Electronegatividad 1,8 Radio covalente (Å) 1,11 Radio iónico (Å) 0,41 Radio atómico (Å) 1,32 Configuración electrónica [Ne]3s23p2 Primer potencial de ionización (eV) 8,15 Masa atómica (g/mol) 28,086 Densidad (g/ml) 2,33 Punto de ebullición (ºC) 2680 Punto de fusión (ºC) 1410

CARACTERÍSTICAS SEMICONDUCTORAS DEL Si Estructura de bandas Estructura normal de bandas del SI intrínseco Estructura bandas del SI con un átomos de dopaje con un electrón de valencia extra GAP=1,17 eV Estructura bandas del SI con un átomos de dopaje con un electrón de valencia menos Nota: es importante resaltar que el valor del GAP es constante, lo que cambia es la ubicación de un nuevo nivel de energía en el medio de la banda prohibida en el momento en que se dopa

CARACTERÍSTICAS SEMICONDUCTORAS DEL Si Estructura cristalina Propiedades del silicio intrínseco Superando los cero grados centígrados solo unos pocos electrones cruzan la banda prohibida y producen corriente. Cuando el electrón del silicio puro atraviesa la banda prohibida crea un hueco en la banda de valencia. Dicho hueco y electrón se desplazan a través del material bajo una influencia externa (tensión o campo magnético) Propiedades del silicio Extrínseco Tipo n: el dopaje contribuye con electrones extras, por lo cual la conductividad incrementa. Tipo p: el dopaje produce “huecos extra en la estructura”. Dichos huecos propiamente deben ser usados junto con dopaje tipo p para poder aumentar la conductividad.

CARACTERÍSTICAS SEMICONDUCTORAS DEL Si Referencias: http://www.ing.unlp.edu.ar/quimica/Q1.htm http://www.fotovoltaicaonline.com/silicioelectrico.php http://www.ujaen.es/investiga/solar/07cursosolar/home_main_frame/03 _celula/01_basico/3_celula_05.htm http://www.lenntech.es/periodica/elementos/si.htm http://www.ptable.com/?lang=es http://users.df.uba.ar/sgil/labo5_uba/inform/info/pautadas/band_gap_siI _2k2a.pdf http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/solids/intrin.html http://www.fisicarecreativa.com/informes/infor_especial/BandGap_lore_ 2k1.pdf

CARACTERÍSTICAS SEMICONDUCTORAS DEL Ge El germanio fue descubierto por Clemens Winkler Además de descubrir el germanio, investigo y publico libros acerca del análisis de gases. 1838 1904

CARACTERÍSTICAS SEMICONDUCTORAS DEL Ge Abundancia : El germanio se obtiene en la naturaleza en diversos minerales como: Germanita: mineral con un 69% de germanio. Granierita: posee menor cantidad de germanio(tan solo del 7 al 8%). En forma de oxido: GeO2 como subproducto de obtener zinc Además también esta presente en otros minerales como el carbón y la argiorita.

CARACTERÍSTICAS SEMICONDUCTORAS DEL Ge cómo se fabrica, procesos Para obtener el germanio se emplea un procedimiento llamado Fusión por zonas El cual es utilizado para purificar y consiste en pasar el solido por una fuente de calor de elevada temperatura permitiendo que se fundan los elementos en el solido y posteriormente separando un elemento de otro cuando esta en fase liquida.

CARACTERÍSTICAS SEMICONDUCTORAS DEL Ge Su lugar en las tabla periódica Nombre Germanio Número atómico 32 Valencia 4 Estado de oxidación +4 Electronegatividad 1,8 Radio covalente (Å) 1,22 Radio iónico (Å) 0,53 Radio atómico (Å) 1,37 Configuración electrónica [Ar]3d104s24p2 Primer potencial de ionización (eV) 8,16 Masa atómica (g/mol) 72,59 Densidad (g/ml) 5,32 Punto de ebullición (ºC) 2830 Punto de fusión (ºC) 937,4

CARACTERÍSTICAS SEMICONDUCTORAS DEL Ge Estructura de bandas Estructura normal de bandas del Ge intrínseco Estructura bandas del Ge con un átomos de dopaje con un electrón de valencia extra GAP=0,7 eV Estructura bandas del Ge con un átomos de dopaje con un electrón de valencia menos Nota: es importante resaltar que el valor del GAP del Germanio es mucho menor que el de el Si, por lo cual tiene una conducción mas elevada debido a que se necesita menos energía para hacer circular la corriente pasando los electrones de la banda de valencia a conducción.

CARACTERÍSTICAS SEMICONDUCTORAS DEL Ge Estructura cristalina Propiedades del Germanio intrínseco Superando los cero grados centígrados solo unos pocos electrones cruzan la banda prohibida y producen corriente. Cuando el electrón del silicio puro atraviesa la banda prohibida crea un hueco en la banda de valencia. Dicho hueco y electrón se desplazan a través del material bajo una influencia externa (tensión o campo magnético) Propiedades del Germanio Extrínseco Tipo n: el dopaje contribuye con electrones extras, por lo cual la conductividad incrementa. Tipo p: el dopaje produce “huecos extra en la estructura”. Dichos huecos propiamente deben ser usados junto con dopaje tipo p para poder aumentar la conductividad. Diferencias con el silicio: la gran diferencia entre el germanio y el silicio la marca su GAP, al tener un GAP menor se necesita un voltaje de polarización menor que el del silicio, por lo cual es optimo su uso en circuitos de precisión y de baja potencia Nótese que comparte la misma estructura cristalina del Si

CARACTERÍSTICAS SEMICONDUCTORAS DEL Si Referencias: http://www.quimicaweb.net/tablaperiodica/paginas/germanio.htm http://aprendequimica.blogspot.com/2010/10/metodos-para- separar-mezclas.html http://www.lenntech.es/periodica/elementos/ge.htm http://www.ing.unlp.edu.ar/electrotecnia/termo/tp/FSTP3-07.pdf http://www.ing.unlp.edu.ar/quimica/Q1.htm http://www.ehowenespanol.com/caracteristicas-del-diodo- germanio-del-diodo-silicio-lista_153695/