Descarregar extracte - e-BUC

12 Dispositius electrònics i fotònicsA la taula 1.2 es mostren els principals semiconductors utilitzats actualment en aplicacionselectròniques. Observeu que hi ha semiconductors simples com el silici (Si) i el germani(Ge), i semiconductors compostos. Entre aquests hi ha els binaris IV-IV, III-V i II-VI, formatsper una parella d'elements procedents cadascun d'ells d'una de les columnes indicades, i elsaliatges constituïts per tres o més elements, com ara els compostos ternaris i elsquaternaris. En aquests compostos, x i y indiquen el tant per u de l’element considerat.Tipus de semiconductorsSemiconductors simplesSemiconductors compostos IV-IVSemiconductors compostos III-VSemiconductors compostos II-VIAliatgesExemplesSi, GeSiC, SiGeGaAs, GaP, GaSb, AlAs, AlP, AlSb, InAs, InP, InSbZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, CdTeAl x Ga 1-x As, GaAs 1-x P x , Hg 1-x Cd x Te, Ga x In 1-x As 1-y P yTaula 1.2. Tipus de semiconductors utilitzats en aplicacions electròniquesEl semiconductor més utilitzat en l'electrònica actual és el silici (en un percentatge superioral 95%), però els semiconductors compostos comencen a jugar un paper cada cop méssignificatiu en aplicacions d'alta velocitat i optoelectrònica. Per aquest motiu, en aquest llibreconsiderarem el silici com el semiconductor de referència si no s'indica explícitament unaaltra cosa.1.1.2 Estructura cristal·linaUn semiconductor es diu amorf quan els seus àtoms no segueixen cap ordenació espacialmés enllà d’uns pocs àtoms. Al contrari, quan tots els àtoms estan perfectament ordenats,seguint una estructura bàsica repetida indefinidament en les tres direccions de l’espai, esdiu que és un monocristall. Quan el material està constituït per un aglomerat de granscristal·lins es diu que presenta una estructura policristal·lina.El silici es un element que té 14 electrons, com indica el seu nombre atòmic. Deu d'aquestselectrons ocupen òrbites molt properes al nucli i estan tan lligats amb aquest quepràcticament no canvien el seu estat en les interaccions normals entre àtoms. No passa elmateix amb els quatre més externs, que són anomenats electrons de valència, queparticipen activament en les interaccions amb els altres àtoms. Per aquest motiu es diu queel silici és un àtom tetravalent.Quan el silici forma un monocristall cada àtom s'uneix amb quatre àtoms veïns mitjançantquatre enllaços covalents en les direccions mostrades en la figura 1.1.a. Un enllaç covalentestà format per una parella d'electrons compartits pels dos àtoms. En el silici cadascun delsàtoms units aporta un electró de valència per formar l'enllaç. Aquesta estructura bàsica esrepeteix en tot l'espai, tal com es mostra en la figura 1.1.b, en la qual es representa la cel·labàsica del silici. Com es pot observar, cada àtom de la cel·la bàsica està unit a quatre àtomsveïns mitjançant quatre enllaços covalents seguint l'estructura de la figura 1.1a.© Els autors, 2006; © Edicions UPC, 2006