FÍSICA DE SEMICONDUCTORESCARACATERÍSTICAS DEL Si

UNCristiam Camilo Bonilla Angarita

-fsc04Cristiam-2015

CARACTERÍSTICAS SEMICONDUCTORAS DEL Si

Trabajo como analista químico, trabajo en la teoría de la dualidad

17791848

El silicio fue descubierto por Jöns Jacob Berzelius

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, procesosBásicamente 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.

CARACTERÍSTICAS SEMICONDUCTORAS DEL Si

cómo se fabrica, procesosAhora 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

Su lugar en las tabla periódica

CARACTERÍSTICAS SEMICONDUCTORAS DEL Si

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

Estructura de bandas

Estructura normal de bandas del SI intrínseco

GAP=1,17 eV

Estructura bandas del SI con un átomos de dopaje con un electrón de valencia menos

Estructura bandas del SI con un átomos de dopaje con un electrón de valencia extra

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

CARACTERÍSTICAS SEMICONDUCTORAS DEL Si

Estructura cristalinaPropiedades del silicio intrínsecoSuperando 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 ExtrínsecoTipo 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.

Referencias:http://www.ing.unlp.edu.ar/quimica/Q1.htmhttp://www.fotovoltaicaonline.com/silicioelectrico.phphttp://www.ujaen.es/investiga/solar/07cursosolar/home_main_frame/03_celula/01_basico/3_celula_05.htmhttp://www.lenntech.es/periodica/elementos/si.htmhttp://www.ptable.com/?lang=eshttp://users.df.uba.ar/sgil/labo5_uba/inform/info/pautadas/band_gap_siI_2k2a.pdfhttp://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/solids/intrin.htmlhttp://www.fisicarecreativa.com/informes/infor_especial/BandGap_lore_2k1.pdf

CARACTERÍSTICAS SEMICONDUCTORAS DEL Si

CARACTERÍSTICAS SEMICONDUCTORAS DEL Ge

Además de descubrir el germanio, investigo y publico libros acerca del análisis de gases.

1838 1904

El germanio fue descubierto por Clemens Winkler

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 zincAdemás también esta presente en otros minerales como el carbón y la argiorita.

CARACTERÍSTICAS SEMICONDUCTORAS DEL Ge

cómo se fabrica, procesosPara obtener el germanio se emplea un procedimiento llamado Fusión por zonasEl 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.

Su lugar en las tabla periódica

CARACTERÍSTICAS SEMICONDUCTORAS DEL Ge

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

Estructura de bandas

Estructura normal de bandas del Ge intrínseco

GAP=0,7 eV

Estructura bandas del Ge con un átomos de dopaje con un electrón de valencia menos

Estructura bandas del Ge con un átomos de dopaje con un electrón de valencia extra

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

CARACTERÍSTICAS SEMICONDUCTORAS DEL Ge

Estructura cristalinaPropiedades del Germanio intrínsecoSuperando 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 ExtrínsecoTipo 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

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

CARACTERÍSTICAS SEMICONDUCTORAS DEL Si