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Arseniuro de Galio y Carburo de Silicio Arely Ceballos Carmona Instituto Tecnológico Superior de Irapuato Irapuato, Gto. México [email protected] Como el Gas es un semiconductor compuesto, hay compartición entre los dos átomos diferentes. Cada átomo está rodeado por átomos del tipo complementario. El átomo de As aporta cinco electrones y el átomo de Ga tres. Resumen—El presente documento hablara acerca del arseniuro de galio de que trata algunas de sus características al igual de la relación que tiene con el otro semiconductor que es el carburo de silicio.

Como se sabe estos dos son los materiales mas comunes en un semiconductor por lo cual es importante saber mas acerca de ellos

Un electrón en la banda de valencia de arseniuro de galio debe absorber más energía que uno en la de silicio y germanio para entrar en la banda de conducción. El Ge, Si y GaAs comparten un enlace covalente similar, se puede ampliar fácilmente el análisis para incluir el usos de otros materiales.

I. INTRODUCCIÓN La mayor parte de los dispositivos electrónicos modernos están fabricados a partir de semiconductores. Para comprender el funcionamiento de estos dispositivos cuando se insertan en un circuito eléctrico, es necesario conocer el comportamiento de los componentes desde un punto de vista físico. Por ello, en este tema se presentan las propiedades y características fundamentales de este tipo de materiales.

El arseniuro de galio es un compuesto que, a temperatura ambiente, forma disoluciones solidas en todas las proporciones. Las aleaciones de este material es utilizado para diodos emisores de luz, en el cual luz es generada por transmisiones electrónicas desde la banda de conducción a la banda de valencia.

Si los conductores son materiales que disponen de electrones libres y los aislantes carecen de ellos, los semiconductores se encuentran en una situación intermedia: a la temperatura de 0 K se comportan como aislantes, pero mediante una aportación de energía puede modificarse esta situación, adquiriendo un comportamiento más cercano al de los conductores. Los materiales semiconductores de uso común en la tecnología microelectrónica son el silicio, el germanio y el arseniuro de galio. Se trata de elementos del grupo IV de la tabla periódica, o bien combinaciones de elementos de los grupos III y V. De todos ellos, el más empleado actualmente es el silicio, por lo que la discusión en este tema va a estar centrada en dicho elemento. No obstante, la gran mayoría de lo aquí expuesto puede aplicarse a cualquier semiconductor

Figura 1 Cristal de Gas

Semiconductor II. ARSENIURO DE GALIO El Gas es más difícil de fabricar a altos niveles de pureza, más caro y tenía poco apoyo de diseño en los primeros años de su desarrollo. Con el tiempo la demanda de mayor velocidad dio por resultado que se asignará más fondos a la investigación del GaAs, a tal punto que actualmente se utiliza de manera consistente como material base para nuevos diseños de circuitos integrados a gran escala de alta calidad.

GaAs Si Ge

Tabla 1 Portadores intrínsecos Portadores intrínsecos (por centímetro cúbico) 1.7x10^6 1.5x10^10 2.5x10^13

Tabla 2 Factor de movilidad relativa µn Semiconductor µn (cm^2/V*s) Si 1500 Ge 3900 GaAs 8500

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III. CARBURO DE SILICIO

Propiedades de carburo de silicio

(a) Edward G. Acheson

El carburo de silicio (SiC) es un material sintético de dureza excepcional, altamente resistente al desgaste y químicamente inerte a álcalis y ácidos. Fue descubierto en 1893 por el francés Henri Moissani mientras examinaba muestras de rocas del cráter de un meteorito ubicado en el Cañón del Diablo (Arizona, Estados Unidos). Casi al mismo tiempo, el estadounidense Edward G. Acheson diseñó un método para fabricar a partir de arcilla y coque un material que podría sustituir al diamante como material abrasivo y de corte (método Acheson); al producto obtenido (carburo de silicio) lo denominó carborundum. En 1894 creó la empresa Carborundum Co para su comercialización El SiC existe como dos polimorfos: α-SiC, que tiene una estructura hexagonal de blenda de zinc (wurtzita), y β-SiC, con una estructura cúbica de blenda de zinc (esferalita). Es estable en condiciones reductoras y en vacío. En atmosferas oxidantes es estable hasta 1.000°C. Posee una densidad baja. Los enlaces C –Si son enlaces covalentes muy fuertes. La sinterización del material es difícil, sin embargo, si se añaden pequeñas cantidades (1%) de boro y carbono y si la sinterización se realiza alrededor de los 2.000°C se puede llegar a alcanzar una densidad igual a la teórica. La Figura 3 se muestra la estructura del SiC, que es parecida a la del diamante (C), en la que uno de cada dos átomos se sustituye por silicio. Junto al diamante es una de las sustancias más duras conocidas, como se deduce de la estructura.

a)

b)

Figura 3 (a) Estructura del diamante; (b) carburo de silicio.

CONCLUSIÓN

Durante los últimos tiempos, se ha podido ubicar a la electrónica como la responsable del avance tecnológico humano. Esto, debido a que aquella conforma la base de cada desarrollo que se ha logrado, en busca del ahorro del trabajo humano y de mejorar la calidad de vida de las personas. Por ello, nos enfocamos en el estudio de la misma y de los materiales semiconductores, utilizados con frecuencia en la fabricación de una variedad de dispositivos electrónicos. Para este texto, se abarcarán dos tipos de acuerdo a su pureza: intrínsecos, materiales completamente puros, y extrínsecos, materiales con un proceso de aplicación de impurezas (dopaje).

Un material semiconductor, es aquel que se puede comportar como conductor o aislante. Esto quiere decir, que su conductividad puede ser modificada en función de distintos factores como temperatura, presión, campo magnético, etc. De allí, derivamos a los semiconductores intrínsecos. Esto ocurre, cuando el material es capaz de transmitir electricidad sin impurezas ni átomos de otro tipo en su estructura, es decir, en estado puro. Estos, al combinarlos correctamente, pueden actuar como interruptores, amplificadores o dispositivos de almacenamiento.

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REFERENCIAS [1] Boylestad R. & Nashelsky L. Electrónica: Teoría de Circuitos y Dispositivos Electrónicos. Décima Edición. Peraeson Educación, 2009. [2] Martín N. Ciencia de materiales para ingenieros. PEARSON EDUCACIÓN, S.A., Madrid,2012. [3]Askeland, D., Ciencia e ingeniería de materiales. Séptima edición. CENGAGE Learning. [4]Ashby, M. & Jones, D., Materiales para ingeniería 2 (Introducción a la microestructura, el procesamiento y el diseño). Editorial Reverté, S.A. 2009.