¿Cuándo usar qué semiconductor?

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Entonces, sé que el silicio es el semiconductor más común que existe. Pero también sé que hay muchas otras opciones; Carburo de silicio, germanio, aleación de SiGe, arseniuro de galio, fosfuro de galio y aluminio, el telururo de cadmio y mercurio que suena aterrador ...

Entonces, ¿qué propiedades harían un diseñador de dispositivos elegir uno sobre los otros? Entiendo que para LED y diodos láser que coincidan con el intervalo de banda para proporcionar la energía de fotones correcta sería una de las razones, pero ¿existen otras?

El germanio solía ser el semiconductor de elección, pero fue iniciado por el silicio bastante pronto, y ahora es casi imposible encontrar componentes de germanio. ¿Porqué es eso? Del mismo modo, ya nadie usa los rectificadores de selenio (aunque tienen desventajas más obvias, como el ridículo voltaje de ruptura inversa y su tamaño físico).

Hay muchos signos de interrogación en esta pregunta; Espero que no sean demasiados. Si bien siento curiosidad por esto, también me gustaría convertirlo en un recurso para que otros lo utilicen, por lo que traté de cubrir la mayor cantidad de terreno posible sin alejarme demasiado del tema.

    
pregunta Hearth

1 respuesta

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El silicio tiene muchas ventajas que lo han convertido en el material semiconductor dominante:

  • Un óxido nativo. Esto es clave para el desarrollo del MOSFET.
  • Robustez física relativamente buena. Algunos otros materiales de la competencia son más frágiles, lo que conduce a pérdidas en la producción simplemente debido a la rotura mecánica de las obleas.
  • Abundancia en la naturaleza. El silicio es el segundo elemento más abundante en la corteza terrestre, lo que facilita su extracción, aunque su refinamiento a la pureza necesaria para la electrónica sigue siendo un esfuerzo significativo.

Además, dado que el silicio es tan ampliamente utilizado, las economías de escala hacen que sea mucho más barato producir chips o dispositivos en silicio que en otros semiconductores.

Entonces, si el silicio hará el trabajo, casi siempre elegiremos el silicio para lograr un bajo costo.

Podríamos elegir otros materiales si los necesitamos

  • Un material de separación directa, generalmente para fuentes ópticas como LED.
  • Un intervalo de banda específico. Por ejemplo, para fotodiodos para detectar longitud de onda de 1550 nm, se necesita un intervalo de banda inferior a aproximadamente 0,8 eV.
  • Alta movilidad del operador, lo que permite dispositivos de mayor frecuencia. Para ello, verá materiales como SiGe, GaAs, GaN o InP utilizados.
  • Una constante de celosía específica, para hacer crecer un material epitaxialmente sobre un sustrato de otro material. La capacidad de diseñar tanto la constante de celosía como el intervalo de banda es la razón por la cual se ven compuestos ternarios y cuaternarios como el uso de GaAlAsP.

Dejaré de lado la cuestión de cómo se eligen los dopantes porque 1) no sé casi nada al respecto, y 2) la elección de dopantes es probablemente diferente para cada material semiconductor.

    
respondido por el The Photon

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