FÍSICA DE SEMICONDUCTORES CARACATERÍSTICAS DEL Si UN Carlos Francisco Pinto fsc28Carlos 2015

Silicio Introducción Le Corresponde el número atómico 14. Es uno de los elementos más abundantes de la corteza de la Tierra, sólo superado por el oxígeno. Es posible encontrarlo en variantes amorfas o de manera cristalizada. Gracias a sus propiedades como semiconductor, el silicio es muy útil en el campo de la electrónica. Sus derivados, por otra parte, tienen múltiples usos. En su forma cristalina, el silicio es duro y poco soluble, presenta un color grisáceo y un brillo metálico.

Silicio Abundancia Constituye el 27.72% de la corteza sólida de la Tierra, mientras que el oxígeno constituye el 46.6%, se sabe que el silicio forma compuestos con 64 de los 96 elementos estables y probablemente forme siliciuros con otros 18 elementos. Obtención El silicio se obtiene a partir del calentamiento del dióxido de silicio con un agente reductor y posee la dureza suficiente como para lograr rayar un vidrio. El silicio no existe en estado libre, sino que siempre aparece en forma de dióxido de silicio que es el componente principal de la arena.

Estructura del silicio Estructura 3D del silicio Numeración de los átomos internos

Propiedades del silicio El silicio tiene propiedades intermedias entre metales y no metales. En cuanto a su conductividad eléctrica, este tipo de materiales al que pertenece el silicio, son semiconductores. El estado del silicio en su forma natural es sólido (no magnético). Es un elemento químico de aspecto gris oscuro azulado que pertenece al grupo de los metaloides

Dopado del Silicio El silicio puede doparse con elementos pentavalentes o elementos trivalentes, de manera que se genere un semiconductor donde los portadores mayoritarios sean los electrones (pentavalente) o donde sean huecos los portadores mayoritarios (trivalente)

Arsénico Introducción El arsénico es un elemento natural que se comporta como un metal. Está presente en el entorno de forma natural y como consecuencia de ciertas actividades humanas.

Arsénico Abundancia Es el 52avo elemento más abundante en la corteza terrestre (2 ppm en promedio), el arsénico se encuentra distribuido ampliamente en la naturaleza (cerca de 5 x 10-4% de la corteza terrestre). Obtención En el entorno natural, el arsénico está presente en cantidades bastante abundantes en la corteza terrestre y en cantidades más reducidas en la roca, el suelo, agua y el aire. Está presente en numerosos minerales. Alrededor de un tercio del arsénico presente en la atmósfera proviene de fuentes naturales, por ejemplo de los volcanes, y el resto proviene de actividades humanas. Algunos procesos industriales tales como la minería, la fundición de metales o las plantas eléctricas de carbón contribuyen a que haya arsénico en aire, agua y suelo.

Estructura del Arsénico Estructura 3D del Arsénico Estructura esquemática del Arsénico

Propiedades del Arsénico El arsénico se encuentra en el grupo 15 y periodo 4.Posee una masa atómica de 74,92160 u. La configuración electrónica del arsénico es [Ar]4s2 3d10 4p3. Es un metaloide semiconductor al igual que el silicio, el estado del arsénico en su forma natural es sólido.

Dopado del Silicio El arsénico al ser un elemento pentavalente, más que ser dopado se utiliza como elemento dopante, generando semiconductores del tipo N con portadores mayoritarios (electrones), muy pocas veces se utiliza al arsénico como elemento base para el semiconductor.

Usos del Silicio El uso principal de arsénico metálico es el fortalecimiento de las aleaciones de cobre y plomo para su uso en baterías. También se utiliza como un dopante de tipo n en dispositivos semiconductores electrónicos (como los diodos). Se ha utilizado como un conservante de madera debido a su toxicidad para los insectos, bacterias y hongos. El arsénico se utiliza en el tratamiento médico del cáncer, tales como la leucemia promielocítica aguda. El arsénico se añade en pequeñas cantidades a la alfa latón para hacerlo resistente a la lixiviación de zinc. Este tipo de latón se utiliza para hacer accesorios de fontanería u otros artículos que están en contacto constante con el agua.