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Ninguna propiedad para un comportamiento reproducible
AVANCES: Metales VS Semiconductores
Angeles
De la Cruz
David
¿Qué
Aquino
Pallares
Materiales
Clasificación
Procesamiento
Semiconductores Intrínsecos
Héctor
Semiconductores Extrínsecos
Tipo N
Semiconductores
Tipo P
Tipo PN
Polarizado en directo
En semiconductores intrínsecos lo entendemos como puros, es decir la conexión entre sólo átomos de silicio.
Polarizado en inverso
¿Semiconductores?
Wafer Fab
Especificaciones como: orientaciones cristalinas, características eléctricas diámetro, grosor y longitud
En el horno se bombea un gas inerte
La mezcla de silicio es derretida a 1410°C
Relación Estructura Propiedades
Dispositivo especial se estira el silicio a través de un tubo para formar el lingote
En un torno se gira hasta quedar perfectamente cilíndrico.
Calibres de micrómetros, y determinación de su orientación cristalina
Teoría de semiconductores
Se prosigue a cortar el resto del lingote con grosor de 0.01 milímetros, las obleas son pulidas con una solución abrasiva semilíquida fina.
Ricardo
Al estudiar las estructuras cristalinas de los materiales semiconductores se puede comprender el movimiento de las cargas eléctricas en los átomos .
1931 Frenkel
Lark-Horovitz
Trabajo sobre el germanio y el silicio
“Conductores por exceso"
"Conductores por defecto"
1931 Alan Wilson
"Conductores anfotéricos”
Conductividad Eléctrica: Capacidad de conducir la corriente eléctrica cuando se aplica una diferencia de potencial.
Consecuencias que la teoría de bandas implica para las propiedades del transporte
Enlace y Encapsulado
Encapsulados con un compuesto plástico termoestable a una presión de doscientas toneladas.
Las exigencias de circuitos nanométricos proceso en cuartos diez mil veces a más limpias que un cuarto de quirófano.
En un horno por 4 o 5 horas a 175 °C así se endurece el plástico y se remueven gases que puedan afectar el producto.
Implementados en nuestra tecnología común.
Inferior a un Conductor
100% Probados
Dispositivos son marcados con rayo laser con nombre de producto y código de lote a fin de rastrearlos.
Pueden llegar a comportarse como conductores o aislantes afectando su composición y en sí, su estructura cristalina.
Tipo N
Superior a un Aislante
Ingeniería
1930 Opinión de Gudden
Reciben el nombre de "donantes", porque cada uno dona o cede uno de sus cinco electrones a la estructura cristalina
1908 Baedaker
Unión PN polarizada en directo
Método de preparación de semiconductores en capas delgadas
Propiedades semiconductoras debidas a las impurezas
Unión PN polarizada en inverso
Propiedades.
Estructura cristalina del Silicio
El polo positivo de la pila a la región N y el polo negativo a la región P
El polo positivo de la pila a la región P y el polo negativo a la región N
Ninguna sustancia pura puede ser semiconductora
Alta
Conductor
Temperatura
Ambiente
Toda sustancia pura sería, o bien aislante o metálica
Conductividad eléctrica intermedia
Baja
Aislante
Conductor
Aislante
Número de átomos en la celda unitaria del Silicio: 8
Volumen de la celda: V= (0.543 nm)3 = 1.6 x 10-22 cm3
Número de átomos por c m3: η= 5 x 1022 átomos/cm3
Tienen una estructura cristalina cubica centrada en las caras, pero con una disposición especial , la cual se denomina estructura de diamante.
Tipo P
Intrínsecos
También llamados "aceptantes”, porque cada uno tendrá que captar o aceptar un electrón procedente de la propia estructura cristalina del silicio o del germanio.
1908 Königsberger
Historia de un concepto
Teoría de la disociación
Cuando se encuentra en estado puro, o sea, que no contiene ninguna impureza, ni átomos de otro tipo dentro de su estructura.
Como el Si y Ga son intrínsecos, los electrones de su última órbita tienden a unirse formando enlaces covalentes.
"Nadie debería investigar sobre semiconductores. Son una porquería. ¿Quién sabe si realmente hay semiconductores?" (W.Pauli, 1931)
Sólidos en metales (en los que la energía de disociación era nula)
Al agruparse de esa forma para crear los átomos adquieren una estructura cristalina, semejante a una celosía.
Clasificación
Conductores Variables (en los que era finita)
Esta estructura no conduce la electricidad, por lo que esos cuerpos semiconductores se comportan como aislantes.
El comportamiento eléctrico (resistividad y movilidad) así como su funcionamiento depende de la estructura cristalina del material de base.
Aislantes (en los que era infinita)
Reflejo de un estado de ánimo en la comunidad de físicos dedicada al estudio de los sólidos a principios de los años 30.
Extrínsecos
Función de la temperatura
Ley de Faraday
Conducción electrolítica
CONVERSIÓN DEL SILICIO EN SEMICONDUCTOR "TIPO-N" O EN "TIPO-P”
1851 Hittorf Sulfuros de plata y Cobre
Según su pureza, se clasifican de la siguiente forma:
Ninguna de las tecnologías que han transformado el mundo sería concebible sin los semiconductores.
Es necesario introducir átomos de otros elementos semiconductores apropiados que posean tres o cinco electrones en su última órbita. Como:
Características de los Extrínsecos
La conductividad que presente finalmente un semiconductor “dopado” dependerá de la cantidad de impurezas que contenga en su estructura cristalina.
Al Ga
In As
P Sb
Siglo XVIII Volta
Materiales "de naturaleza semiconductora
Una vez dopado, será capaz de conducir la corriente eléctrica.
1938 G. Bush el carburo de silicio
Categoría de todos los materiales que no eran ni aislantes ni metales.
haríamos
semiconductores?
Galicia
Características
Reciclaje
En un conductor la corriente es debida al movimiento de las cargas negativas (electrones). En los semiconductores se producen corrientes producidas por el movimiento de electrones como de las cargas positivas (huecos). Los semiconductores son aquellos elementos pertenecientes al grupo IV de la Tabla Periódica (Silicio, Germanio, etc.
¿Qué es el reciclaje?
El reciclaje es el proceso que sufre un material para ser reincorporado o re-usado a un ciclo de producción o de consumo.
Los diamantes azules que contienen boro son semiconductores de tipo p; pero si se encontrara un diamante semiconductor de tipo n, se podrían construir circuitos eléctricos de diamante.
Otra característica que los diferencia se refiere a su resistividad, estando ésta comprendía entre los metales y la de los aislantes.
Diamante
Alótropo del carbono donde los átomos de carbono están dispuestos en una variante de la estructura cristalina cúbica centrada en la cara denominada red de diamante. El diamante es la segunda forma más estable de carbono, después del grafito.
Elegir la chatarra de Silio a procesar
Se agrega al crisol un agente de liberación
Para producir electrones de conducción, se utiliza energía adicional en forma de luz o de calor (se maneja como temperatura), que excita los electrones de valencia y provoca su liberación de los enlaces, de manera que pueden transportar su propia energía.
Reciclaje de electrónicos
• Dependencia de la tecnología
• Cuidado del medio ambiente
• Reto
• Extender vida útil
Las deficiencias o huecos que quedan contribuyen al flujo de la electricidad (se dice que estos huecos transportan carga positiva). Éste es el origen físico del incremento de la conductividad eléctrica de los semiconductores a causa de la temperatura.
Villagómez
Germanio
Elemento químico, metálico, gris plata, quebradizo, símbolo Ge, número atómico 32, peso atómico 72.59, punto de fusión 937.4ºC (1719ºF) y punto de ebullición 2830ºC (5130ºF), con propiedades entre el silicio y estaño.
Aplicaciones
Símbolo Si, número atómico 14 y peso atómico 28.086. El silicio es el elemento electropositivo más abundante de la corteza terrestre. Es un metaloide con marcado lustre metálico y sumamente quebradizo.
Silicio
Los cristales grandes de silicio se utilizan para cristales piezoeléctricos.
El germanio tiene una apariencia metálica, pero exhibe las propiedades físicas y químicas de un metal sólo en condiciones especiales, dado que está localizado en la tabla periódica en donde ocurre la transición de metales a no metales.
Los chips de silicio se emplean en circuitos integrados. Las células fotovoltaicas para la conversión directa de energía solar en eléctrica utilizan obleas cortadas de cristales simples de silicio de grado electrónico.
Circuitos Integrados
Se realiza la colada
Proceso de Reciclaje
Fundir la chatarra de Silicio
A temperatura ambiente hay poca indicación de flujo plástico y, en consecuencia, se comporta como un material quebradizo.
Procesadores de computadora
Por su abundancia, el silicio excede en mucho a cualquier otro elemento, con excepción del oxígeno. Constituye el 27.72% de la corteza sólida de la Tierra, mientras que el oxígeno constituye el 46.6%, y el siguiente elemento después del silicio, el aluminio se encuentra en un 8.13%.
Campos de paneles solares
Lectores de CD
El primer dispositivo de estado sólido, el transistor, fue hecho de germanio.
Finalmente se pulen y se cortan los lingotes con una sierra de diamante para quitar imperfecciones
Alejandro
Vehículos solares
Cirugía Láser
“Silicio reciclado para paneles solares”
Láser semiconductor
Celdas fotovoltaicas
Láser militar Northrop
Celulares solares
Reducir emisiones de dióxido de carbono
Elizabeth
Microscópio de Fuerza Atómica
Dispositivo
Funcionamiento
Raúl
Chip Fotónico de Silicio
Codifica y descodifica señales láser a través de la fibra óptica
Fibra óptica + chip fotónico: 50 Gbps
Cable de cobre: 10 Gbps
Sánchez
Zúñiga
García
sin
Jacobo
José
Dennis
Javier
José
Hernández
Gutiérrez