¿Por qué el silicio es un material semiconductor ampliamente utilizado?

Hay muchas razones por las cuales el silicio es el material semiconductor más utilizado:

• La materia prima, [matemáticas] SiO_2 [/ matemáticas] o sílice o cuarzo, es barata porque es una de las sustancias más abundantes en la tierra. La arena de playa es la versión más familiar.
• El silicio refinado se puede formar en cristales casi perfectos de tamaño muy grande (30 cm x 100 cm). Estos se pueden cortar en rodajas muy delgadas pero muy fuertes llamadas obleas .
• Las obleas son un sustrato ideal para construir circuitos electrónicos capa por capa.
• Una ventaja clave del silicio es que es estable con su óxido. La interfaz entre los dos materiales [matemática] SiO_2 [/ matemática] y [matemática] Si [/ matemática] es una de las interfaces eléctricas más ideales posibles entre un aislante y un semiconductor.
• El silicio se modifica o modifica fácilmente con la introducción de impurezas llamadas dopantes . Partes por millón a partes por mil de estos dopantes cambian drásticamente las propiedades del cristal. Esta capacidad de diseñar el cristal hace posible los diodos de unión pn, transistores, células solares y otros dispositivos electrónicos … todo en la misma oblea.

Estas son solo algunas de las razones por las que el silicio es el semiconductor más utilizado con diferencia.

Esta es una buena pregunta.

Si examina detenidamente las propiedades eléctricas del Si, encontrará que no es el mejor (ni siquiera el top 3) candidato para transistores, especialmente ULSI.

Pero, y este es uno grande, desde la perspectiva de la fabricación, es simplemente perfecto . Es barato, fácil de obtener en un radio de oblea de 300 mm (en 5–8 años 450 mm), tiene excelentes propiedades mecánicas y químicas.

Silicio en el tercer material más investigado del mundo, después del cemento y el acero.

¡Salud!

La respuesta de Daniel Fishman a ¿Por qué el silicio generalmente se prefiere al germanio para la fabricación de dispositivos semiconductores?

El silicio se usa ampliamente como material semiconductor debido a su abundancia en la naturaleza. El silicio constituye el 27.7% de la corteza terrestre y es el segundo elemento más abundante en la corteza, y solo el oxígeno tiene una mayor abundancia. El silicio generalmente se encuentra en forma de minerales de silicato complejos, y con menos frecuencia como dióxido de silicio ( sílice , un componente principal de la arena común). Por lo tanto, es económicamente más viable para la industria de semiconductores utilizar silicio como material semiconductor.

Fuente: Wikipedia

Bueno, esto se puede leer de cualquier libro o texto en línea bajo el título “Ventajas del silicio” si desea verdades y cifras reales, ahora podemos tener una discusión informal sobre esta plataforma.

Lo primero y más importante que ves es que el voltaje de la rodilla para el Si es de alrededor de 0.7 voltios, a diferencia del germanio (~ 0.3Voltios) no se encenderá rápidamente. Entonces, la ventaja de esto es, supongamos que si tiene algún tipo de fuente que no puede producir exactamente 0 voltios para las condiciones del suelo, más bien fluctúa 0.2–0.3 voltios, ahora si estaba usando germanio, entonces podría terminar siendo no deseado Condiciones de “interruptor de encendido”.

En segundo lugar, el silicio es el segundo elemento más abundante en la corteza terrestre, casi el 28,2% en peso. Por lo tanto, siempre es más fácil y económico para las industrias fabricar dispositivos con silicio.

Además, durante el proceso de fabricación, las obleas se lavan muchas veces y se aplican con muchos productos químicos agresivos, el silicio es un componente silencioso, resistente, lavable y muy resistente para soportar el proceso.

También puede soportar temperaturas más altas, es térmicamente estable hasta 1100 ° C, que es una calidad de elementos muy favorable para las industrias, ya que los procesos de fabricación y fabricación pueden implicar temperaturas más altas (la oxidación se logra a altas temperaturas).

Bueno, en primer lugar, porque en realidad es un semiconductor. No tiene sentido construirlos de cobre …

La gran ventaja de Silicon es que es:

• Relativamente fácil de refinar y procesar
• Abundante. No vamos a quedarnos sin arena pronto, y no tenemos que ir a minar en áreas difíciles para conseguirlo.

Ambos lo hacen barato.

Hay otros semiconductores que se utilizan para fines específicos (germanio, arseniuro de galio, etc.) pero en la gran mayoría de los casos, el silicio es “lo suficientemente bueno” y no tiene sentido buscar algo más exótico.

porque:

• Si tiene un punto de fusión más alto que Ge
• El voltaje de corte de Si (0.7 eV) es mayor que Ge (0.3 eV) (necesita preocuparse poco menos por la conducción por debajo del umbral)
• Si tiene una banda prohibida mayor que Ge y debido a esto, el fenómeno de generación de pares térmicos es menor en Si que en Ge. Esto significa que a la misma temperatura, el ruido de los dispositivos Si es menor que el ruido de los dispositivos Ge
• Las clasificaciones de voltaje inverso máximo de diodos de silicio son mayores que los diodos de germanio.
• La corriente inversa para el dispositivo Si está en nanoamperios, mientras que puede ser de mA para dispositivos Ge
• …… como lo señalaron los compañeros Qourans

No repetiré lo que otros ya han dicho, pero solo agregaré una cosa más: la buena calidad y el óxido de silicio extremadamente controlado, SiO2. En la aplicación CMOS, crezca una buena calidad, el óxido controlado es muy importante porque aísla la sección CMOS y crea el óxido de puerta delgada. Incluso si hoy en día el óxido de la puerta se reemplaza con un óxido de alta k más sofisticado, el SiO2 cubrió un papel fundamental. Básicamente, puede cultivar dos tipos diferentes de SiO2 a partir de un sustrato de Si, uno rápido pero no tan preciso, y este método se usa para el óxido de campo, que separa la sección CMOS y necesita ser grueso pero no eléctricamente perfecto; Como es delgado, es esencial que el proceso sea rápido. La otra forma es hacer crecer muy lentamente el óxido, con otra técnica; de esta manera se crea el óxido de la puerta, y tiene unas características eléctricas muy buenas y homogéneas. Como este óxido es delgado, la lentitud del proceso no tiene un impacto significativo.

Otros semiconductores no tienen este tipo de óxido de buena calidad y es más difícil (y costoso) obtener su óxido, incluso si esto se tiene en cuenta en las respuestas de otros cuando hablan de los costos del proceso de fabricación.

De las varias razones, las más importantes son:

1. Si tiene una brecha de banda de banda más baja en comparación con el germanio
2. Se pueden formar fácilmente capas de SiO2 (óxido de si), lo cual es muy útil en los FET
3. Si está abundantemente disponible que cualquier otro material semiconductor identificado.

Simplemente porque es el material semiconductor más ampliamente disponible y menos costoso utilizado en la fabricación de dispositivos semiconductores electrónicos (y muchas otras cosas más). Me han dicho y he leído que el silicio se encuentra en los cinco elementos más comunes que se encuentran en la Tierra. Los otros dos materiales más utilizados, que son el arseniuro de germanio y galio, son más caros a pesar de tener cualidades que son algo únicas, y a veces más apropiadas, que el silicio.

Los electrones de valencia en silicio están en la tercera capa más cerca del núcleo. Esto significa que los electrones de valencia de silicio son comparativamente más bajos que los de germanio, el segundo elemento más utilizado en semiconductores después del silicio y, por lo tanto, requieren una mayor cantidad de energía externa para escapar del átomo. Esta propiedad hace que el silicio sea estable a temperaturas más altas. Es por eso que el silicio se usa más ampliamente en semiconductores.

Los semiconductores son sustancias sólidas que tienen una conductividad entre la de un aislante y la de la mayoría de los metales, ya sea por la adición de una impureza o por los efectos de la temperatura.

El silicio se usa para dispositivos electrónicos porque es un elemento con propiedades muy especiales. Una de sus propiedades más importantes es que es un semiconductor. Esto significa que conduce electricidad en algunas condiciones y actúa como aislante en otras. Las propiedades eléctricas de silicona se pueden modificar a través de un proceso llamado dopaje. Estas características lo convierten en un material ideal para hacer transistores que amplifican señales eléctricas.

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Una razón principal por la que la fabricación de silicio despegó inicialmente es su capacidad para desarrollar un dieléctrico de alta calidad a bajo costo. Esta fue una de las principales barreras para que los circuitos CMOS iniciales sean viables en la producción. También permite soluciones de dopaje de modo que los voltajes de umbral de los dispositivos nyp pueden controlarse desde un nivel lógico común.

El silicio se usa ampliamente en semiconductores por las siguientes razones:

1. Disponible en gran cantidad en la tierra.
2. Bajo costo
3. Se puede usar a alta temperatura
4. Se puede operar a voltajes más altos
5. Pequeña corriente de saturación inversa
6. Alto voltaje de ruptura inversa
7. Mayor voltaje directo en comparación con Ge.
8. Se utiliza en los MOSFET ya que se oxida fácilmente.

Debido a..
Baja corriente de fuga
Manejo de alta potencia
Alta temperatura de funcionamiento. (175 grados C)
Disponible en abundancia, ¡por eso es barato!

Si tiene un demérito también.
Son más sensibles a la temperatura en comparación con Ge.
Pero como tienen poca corriente de fuga, es por eso que se usan principalmente como semiconductores.

Bueno, hay una razón principal para utilizar el silicio ampliamente, ya que su brecha de baja energía es de casi 0.1 ev b / w de banda de valencia y banda de conducción … pero es bueno leer otras respuestas de gigantes de la electrónica.

El silicio es abundante en la naturaleza como arena y como otro tipo de piedras. Entonces, es barato y el mejor. Otros aislantes como el diamante también se pueden usar como semiconductores después de tratarlo como Si o Ge. Pero es demasiado costoso.

esto es porque

1. bajo costo
2. corriente de saturación inversa relativamente baja
3. buena caracteristica de tempreature
4. excelente nivel de voltaje de ruptura

El Si es el elemento más abundante en la corteza terrestre, excepto el oxígeno.