FÍSICA DE SEMICONDUCTORESCARACATERÍSTICAS DEL SiUN

Julio Alberto Rey Ramírez-fsc34Julio-

2015

CARACTERÍSTICAS SEMICONDUCTORAS DEL Si

1779-1848 1838-1904

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

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Referencias

etc

Haga lo mismo con otros materiales semiconductores de las columnas III, IV y V de la Tabla Periódica.

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Siempre relacione sus relaciones con el Silicio

Silicio

Silicio

Silicio

Descubridor:  Jöns Jacob Berzelius.

Lugar de descubrimiento: Suecia.

Año de descubrimiento: 1824.

Origen del nombre: El nombre "silicio" deriva del latín "silex" (pedernal). Este nombre proviene de que los compuestos de silicio eran de gran importancia en la prehistoria: las herramientas y las armas, hechas de pedernal, una de las variedades del dióxido de silicio, fueron los primeros utensilios del hombre.

Obtención: Aunque, previamente, Davy pensaba que la sílice no era un elemento, no pudo descomponerla. En 1824, Berzelius obtuvo silicio amorfo al hacer reaccionar tetrafluoruro de silicio sobre potasio fundido. Al lavar el producto con agua obtuvo un polvo pardo que era silicio amorfo. En 1854, Sainte-Claire Deville preparó silicio cristalino por electrólisis de un cloruro impuro de sodio y aluminio. El silicio estaba contenido en el aluminio en forma de escamas brillantes, al eliminar el aluminio por disolución quedó el silicio cristalino.

Silicio

Obtención

Mediante aluminotermia a partir de la sílice, óxido de silicio, y tratando el producto con ácido clorhídrico en el cual el silicio es insoluble.

Reducción de sílice con carbono o carburo de calcio en un horno eléctrico con electrodos de carbono.

Reducción de tetracloruro de silicio con hidrógeno (para obtenerlo de forma muy pura).

El silicio hiperpuro se obtiene por reducción térmica de triclorosilano, HSiCl3, ultrapuro en atmósfera de hidrógeno y posterior fusión por zonas a vacío.

Germanio

Germanio

Germanio

Descubridor:  Clemens Winkler.

Lugar de descubrimiento: Alemania.

Año de descubrimiento: 1886.

Origen del nombre: De la palabra latina "Germania", que significaba "Alemania".

Obtención: El germanio era un elemento cuya existencia había sido predicha por Mendeleiev en 1871. Predijo que este elemento debería tener propiedades análogas al silicio y le llamó eka-silicio. Sus predicciones estaban extremadamente próximas a la realidad. Fue obtenido por Winkler del mineral argirodita.

Germanio

Obtención

Se obtiene como subproducto en los procesos de obtención de cobre, zinc y en las cenizas de ciertos carbones. Para la purificación ulterior se utiliza el proceso llamado fusión por zonas.

Germanio

Silicio y Germanio

El Silicio se suele dopar con Fósforo (P) o Boro (B). Dopar el Silicio significa sustituir un átomode Silicio perteneciente a la red cristalina por uno de estos elementos (de tamaño similar pero con 5 y 3 electrones de valencia respectivamente).

El Silicio se cristaliza en una estructura idéntica a la del diamante, sólo que sustituyendo los átomos de Carbono por los de Silicio. Esta particularidad se debe a que tanto el Carbono como el Silicio tienen cuatro electrones de valencia, los cuales forman cuatro enlaces covalentes en una estructura tetraédrica.

Silicio y Germanio

En el caso del Fósforo, el quinto electrón de valencia no puede formar enlace covalente, de modo que se encuentra menos ligado que los electrones de valencia.  Esto se traduce en que dicho electrón se encuentra en un estado de energía superior al de la banda de valencia. Sin embargo, dicho electrón no el libre de moverse por la red cristalina si no es excitado primero; por lo que su energía es inferior al de la banda de conducción. En definitiva, introducir este dopante crea un estado de energía ocupado en la banda prohibida, pero cercano a la banda de conducción. Con una excitación muy pequeña, el electrón podrá pasar a la banda de conducción, lo que mejora la conductividad del sólido. Esto se conoce como dopante tipo N.

Si miramos el caso del Boro, el efecto es similar, pero contrario. Al no disponer de 4 electrones de valencia, tan sólo realiza tres enlaces covalentes, dejando uno de ellos incompleto. Es decir, creaun hueco en la banda de valencia que puede usarse para conducir, mejorando así mismo la conductividad del Silicio. Esto se conoce como dopante tipo P.

Bandas