Silício sofre!

Problemas simples, mas interessantes!

Silício sofre!

Mensagempor jap em Domingo Maio 31, 2009 9:31 pm

Muitos dos circuitos integrados utilizados em electrónica são fabricados em "pastilhas" (waffers) de silício. Mas para fabricar os inúmeros pequenos transistores do circuito integrado é necessário "dopar" o silício com impurezas que lhe alteram as propriedades eléctricas, tais como o Boro, o Alumínio ou o Fósoforo.

Um método de "dopar" silício com impurezas consiste em projectar um feixe de iões do agente dopante contra uma pastilha do semicondutor usando uma máquina conhecida por implantador iónico. Um feixe de iões $\rm ^{11}B$ (massa atómica 11.009, carga +1) é acelerado num destes implantadores usando uma tensão de aceleração de 80 kV. O feixe de iões é totalmente absorvido pela pastilha de silício e a corrente eléctrica do feixe iónico é de 10 mA. Calculem, nestas condições, a força exercida pelo feixe iónico sobre a pastilha de silício, e o aumento da temperatura da pastilha após um "disparo" com a duração de 1 s, sabendo que a pastilha tem um diâmetro de 150 mm e uma expessura de 0.675 mm.

Imagem
Uma grande bolacha de silício já com os circuitos impressos na sua superfície
José António Paixão
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Re: Silício sofre!

Mensagempor hexphreak em Quarta Jun 03, 2009 4:04 pm

A energia adquirida por um ião que atravessa a tensão de aceleração é dada por eV. Então,

\displaystyle {1 \over 2}mv^2 = eV \Leftrightarrow p_0 = mv = \sqrt{2meV},

com p_0 o momento linear de um ião ao sair do implantador. Por outro lado, sendo n o número de iões emitidos:

\displaystyle I = {dQ \over dt} = e{dn \over dt} \Leftrightarrow {dn \over dt} = {I \over e}

Finalmente, vem:

\displaystyle F = {dp \over dt} = p_0 {dn \over dt} = \sqrt{2mV \over e}I = 1.4 \times 10^{-3}\,\mathrm{N}.

Alguém quer completar o problema? :)
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