Autor Tema: Dudas sobre los materiales tipo N y P.

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26 Febrero, 2024, 05:14 am
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Tachikomaia

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Este video está muy bueno:

Muestra al material tipo N así:


Aunque el material esté en estado sólido, los átomos se están moviendo ¿no?

Entonces, los P (átomos de fósforo) deberían acercarse mutuamente tarde o temprano, y cuando lo hagan compartir ese electrón que les sobra, ergo el material se volvería menos N. ¿Pueden los P formar 5 enlaces o no, por qué?

En realidad eso es en 3d, así es el Si puro:


¿Cómo sería si tuviese P? Busqué "estructura 3d de un material tipo N" pero no me apareció. ¿Tiene un nombre especial? En SiP hay 1e sin enlace digamos. En 4Si4P habría 4, ergo con 5Si4P habría 0, pero eso sería neutro. ¿No pueden formar eso o cosas similares?

En el caso de los materiales P (positivos) ¿no se unirían los Si a los que les falte 1 electrón en la capa externa? Podrían formar moléculas 4Al3Si ¿por qué no o similares?

26 Febrero, 2024, 09:54 am
Respuesta #1

Richard R Richard

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Este video está muy bueno:
No es una dirección de youtube válida


Muestra al material tipo N así:
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Hola Este también está bueno y te explica cómo se fabrican.

Aunque el material esté en estado sólido, los átomos se están moviendo ¿no?
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Los átomos no se mueven, están fijos en una estructura cristalina, los átomos de impureza P fósforo o B boro aportan o le faltan electrones a su retícula estructural estos tienen facilidad de compartiese, para los materiales N y P respectivamente , ya que no están ligados a la estructura.
Si un electrón se va de su átomo, viene otro lo reemplaza, si un hueco se cubre otro se destapa.
Nunca sobran ni faltan electrones a la estructura total.


Entonces, los P (átomos de fósforo) deberían acercarse mutuamente tarde o temprano, y cuando lo hagan compartir ese electrón que les sobra, ergo el material se volvería menos N. ¿Pueden los P formar 5 enlaces o no, por qué?
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Como están rígidos no se mueven y eso no sucede, no completan el octeto los átomos de boro y le sobra uno al fósforo.
Si puede formar 5 enlaces cediendo su electrón en enlaces covalentes dativos, pero en la estructura del semiconductor tipo N , el fosforo Comparte 4 ,  ocupa el lugar de un átomo de silicio.El electrón no apartado a la estructura es el que le das cualidad de aportar electrones negativos por eso es tipo N



En realidad eso es en 3d, así es el Si puro:


¿Cómo sería si tuviese P? Busqué "estructura 3d de un material tipo N" pero no me apareció. ¿Tiene un nombre especial? En SiP hay 1e sin enlace digamos.


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El P (de fósforo no de positivo),  presenta la misma estructura tetraédrica que la estructura de silicio y el electrón sobrante queda navegando libre alrededor de su átomo de fósforo
En 4Si4P habría 4, ergo con 5Si4P habría 0, pero eso sería neutro. ¿No pueden formar eso o cosas similares?
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Si pueden ,pero no es el caso, primero se hacen cristales grandes de silicio puro, se los corta en láminas finas llamada sustrato, luego sobre cada lámina se deposita silicio con fósforo para que siga creciendo el cristal pero con una capa de silicio con impurezas a esto se le llama dopaje.
En el caso de los materiales P (positivos) ¿no se unirían los Si a los que les falte 1 electrón en la capa externa? Podrían formar moléculas 4Al3Si ¿por qué no o similares?
No se unen,  porque es una estructura  sólida, compiten otras fuerzas no sólo las responsables de las uniones químicas sino las que permiten ordenarse en estructura cristalinas.
El sustrato justamente ayuda a que lo que se acerque  a su superficie se integre a la red cristalinas en vez de crear moléculas complejas grandes y pesadas.




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Saludos  \(\mathbb {R}^3\)

26 Febrero, 2024, 01:41 pm
Respuesta #2

Tachikomaia

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Luego respondo mejor pero ya me aclaraste todo creo, sólo agrego una pregunta que me olvidé.

Los Hidrógenos. ¿Cómo evitan que se junten con los P o con algunos de Si?

26 Febrero, 2024, 05:01 pm
Respuesta #3

Richard R Richard

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Los Hidrógenos. ¿Cómo evitan que se junten con los P o con algunos de Si?
??? :o
 No se a que vienen a cuento los hidrógenos, si has visto una H en el esquema cristalino del semiconductor, la única H que puede influir es la de los "H"uecos o "H"ole en inglés, que se mueven en dirección contraria a los electrones que avanzan saltando de hueco en hueco, puedes entonces interpretar que el hueco salta de átomo en átomo en direccion contraria. La atmosfera del https://es.wikipedia.org/wiki/Deposici%C3%B3n_de_vapor_mediante_procesos_qu%C3%ADmicos_organomet%C3%A1licos no es el vacío sino compuesta de gases y vapores específicos, así que el Silicio  de la placa base de sustrato no toma contacto con hidrogeno en el proceso .


https://es.wikipedia.org/wiki/Silicio_cristalino
https://es.wikipedia.org/wiki/Silicio_monocristalino
Saludos  \(\mathbb {R}^3\)

29 Febrero, 2024, 09:29 am
Respuesta #4

Tachikomaia

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Olvidé que me dijiste que los H rara vez están solos, pero ¿cuando dopan al material no está expuesto al aire y por tanto a atomos H que se podrían mezclar?

El video estuvo bueno pero no entendí qué importancia tienen los leds azules. Si no se hubiera descubierto cómo hacerlos ¿qué? TVs a color igual habría, lámparas eficientes también... ¿azules no?

29 Febrero, 2024, 11:19 am
Respuesta #5

Richard R Richard

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En la atmósfera normal el porcentaje de $$H_2$$ es de $$0.000055\%$$ , casi nada, pero cuando dopan, la atmósfera del MOCVD es controlada, exactamente que gas ponen no te lo dicen será secreto, pero conque no encaje en la reticula del silicio es suficiente para que no moleste.
El hidrógeno es un protón y un electrón,  lo que tu llamas H tiende a flotar y no a depositarse.Además no es propenso a acercarse a moléculas no polares como las del silicio, así que no llenará huecos. Por otro lado la capa de silicio dopado es de solo 2 átomos de espesor por lo que no es barrera para retenerlo, por lo tanto no te debes preocupar por el efecto del hidrógeno en las obleas de silicio. Una corriente  de electrones no es una corriente de H sin protones, recuerda que la base de átomo es el núcleo.


La importancia está en la reducción de espacio físico para lograr el mismo objetivo, tienen menos consumo y son absolutamente más eficientes, casi no disipan calor , el calor es una forma de  medida de su ineficiencia.
Si no habría leds azules no hay forma de hacer color blanco, y todos los otros derivados de la mezcla de intensidades de los tres colores rgb, o rojo verde azul.


Hoy casi todo esta iluminado con leds , imagina la cantidad de calor o energía extra que se enviaría a la atmósfera, si todo siguiera funcionando con lámparas encandescentes, quemazón global sería,  si bien existe el bajo consumo fluorescente sigue siendo mucho más ineficiente. Y por supuesto no habría  pantallas planas de TV, notebooks, tables ni smartphones...si te parece que no hubo cambio apreciable te recomiendo  volver a mirar.

La reflexión es no necesariamente un título te asegurara el éxito,  sino que entiendas lo que estás haciendo y lo que quieres lograr, sin esfuerzo casi nunca hubo progreso.
 Que se diga de casualidad se inventó esto p lo otro por ejemplo el teflon, hay que mirar cuantas otras patentes logró ese equipo de gente en esos laboratorios,  solo nos llama la atención  lo más difundido.
 
Las casualidades existen pero para que se den hay mucha ciencia previo, así  que sigue siendo recomendable  estudiar y, experimentar  y documentar,  es que sencillamente sirve, nunca es tiempo y esfuerzo perdido, ante el aburrimiento, estoicismo.
Saludos  \(\mathbb {R}^3\)