FÍSICA DE SEMICONDUCTORESCARACATERÍSTICAS DEL Si

UNDavid Antonio Burbano Lavao

-fsc05David-

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

CARACTERÍSTICAS SEMICONDUCTORAS DEL Si

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

SILICIO

Denominado elemento metaloide o semimetal, se denomina en este grupo ya que posee tanto propiedades metálicas como de semimetal, en cuanto a su conductividad eléctrica, se clasifica entre los elementos semiconductores.Es de color gris azulado, en su estado natural es solido (no magnético), su número atómico es el 14, se denomina en la tabla periódica como Si. El punto de fusión es de 1687 grados Kelvin, su punto de ebullición es de 3173 grados Kelvin. En la tabla periódica se ubica en el grupo 14, periodo 3, bloque p, con una densidad 2330 g/m^3 y una masa atómica de 28.08 ug. Posee 4 electrones en su capa de valencia, lo que da sus propiedades semiconductoras. La formación del cristal es cubico centrado en las caras, por ende la distribución de sus electrones.

Abundancia El silicio es el segundo elemento mas abundante de la corteza terrestre

(después del oxigeno) esta presente en el 27.7% de esta. En su mayoría se presenta en forma amorfa y cristalizada.

FabricaciónSe obtiene calentando dióxido de silicio (SiO2) con un agente reductor

(carbono o magnesio) en un horno eléctrico. Al disolverse en acido fluorhídrico formando el gas tetracloruro de silicio SiF4, y es atacado por los ácidos nítrico, clorhídrico y sulfúrico, aunque el dióxido de silicio formado inhibe la reacción.

ProcesosEn general el sillico no se encuentra en estado natural, en general se

encuentra en arena, cuarzo, amastita, agata, pedernal, ópalo y jaspe. Para obtener el silicio se utilizan diferentes métodos, el principal de estos y el que primero se utilizo, consiste en calentar el silicio hasta su estado liquido y eliminando las impurezas, con esto al enfriarse, el silicio solido, queda en la parte que no posee impurezas.

ESTRUCTURA CRISTALINA El silicio presenta la como estructura cristalina, la

llamada diamante, con átomos internos posicionados en:

( ¼ , ¼, ¼) ( ¼ , ¾ , ¾ ) ( ¾ , ¼ , ¼ ) ( ¾ , ¼ , ¾ )

Propiedades del silicioEl silicio forma parte de los elementos denominados metaloides o semimetales. Este tipo de elementos tienen 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). El silicio es un elemento químico de aspecto gris oscuro azulado y pertenece al grupo de los metaloides

Dopado del SilicioEl 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)

GERMANIO El germanio forma parte de los elementos denominados metaloides o

semimetales. Este tipo de elementos tienen propiedades intermedias entre metales y no metales En cuanto a su conductividad eléctrica, este tipo de materiales al que pertenece el germanio, son semiconductores.

El estado del germanio en su forma natural es sólido. El germanio es un elemento químico de aspecto blanco grisáceo. El número atómico del germanio es 32. El símbolo químico del germanio es Ge. El punto de fusión del germanio es de 1211,4 grados Kelvin, el punto de ebullición del germanio es de 3093 grados Kelvin. La posición donde encontrar el germanio dentro de la tabla periódica de los elementos, el germanio se encuentra en el grupo 14 y periodo 4. El germanio tiene una masa atómica de 72,64 u.

ABUNDANCIASe obtiene de yacimientos de plata, cinc y cobre. Los

únicos minerales rentables para la extracción del germanio son la germanita (69% de Ge) y garnierita (7-8% de Ge); además está presente en el carbón, la argirodita y otros minerales. La mayor cantidad, en forma de óxido (GeO2), se obtiene como subproducto de la obtención del zinc o de procesos de combustión de carbón (en Rusia y China se encuentra el proceso en desarrollo).

PROCESOLa purificación del germanio pasa por su tetracloruro que puede ser

destilado y luego es reducido al elemento con hidrógeno o con magnesio elemental. Con pureza del 99,99%, para usos electrónicos se obtiene por refino mediante fusión por zonas resultando cristales de 25 a 35 mm usados en transistores y diodos; con esta técnica las impurezas se pueden reducir hasta 0,0001 ppm.

ESTRUCTURA CRISTALINA La estructura cristalina del Germanio es cubica centrada en

las caras, y se puede observar su forma en la siguiente figura.

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ArsénicoAbundanciaEs 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).

ObtenciónEn 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 ArsénicoEn cuanto a la posición donde encontrar el arsénico dentro de la tabla periódica de los elementos, el arsénico se encuentra en el grupo 15 y periodo 4. El arsénico tiene una masa atómica de 74,92160 u. La configuración electrónica del arsénico es [Ar]4s2 3d10 4p3.El Arsénico es un metaloide semiconductor al igual que el silicio, el estado del arsénico en su forma natural es sólido.