En los últimos meses estoy volcado en hacer cosas "serias", pero de vez en cuando necesito jugar un poco para relajarme. Como parece que esta de moda lo "vintage" quiero hacer algo en esa linea, pero no algo tan manido como las turbinas de tesla y similares, así que me he propuesto jugar un poco con ese material que nos abrió las puertas al internet de las cosas: el Germanio.
Pongamos que me gustaría poder reproducir aquel primer transistor de puntas y tal vez ir un poco mas allá y conseguir hacer un transistor de difusión. Para un aficionado como yo tiene retos importantes, como purificar el germanio, difundir indio, conseguir monocristales etc, aunque con el "fondo de armario" de que dispongo no debe de ser imposible.
Pues eso, Tirando de fondo de armario, he sacado un lingotito de germanio que tenia desde hace años y lo primero que voy a hacer es medir la conductividad del mismo, asi que he cortado unas laminas con una sierra de diamante, he tallado un paralelepípedo y he medido su resistencia.
y aquí están los cálculos para medir la conductividad.
Para hacer la medida, se han metalizado dos caras del paralelepípedo y se ha hecho pasar corriente.
de ahí ha resultado que la conductividad es de 5,79 Siemens/metro mas del doble del valor que lo que habitualmente se da para el germanio ( 2,14 S/m). Así que lo primero que debo hacer es investigar si puedo seguir con este material o debo purificarlo para eliminar impurezas y que sea menos conductor.
Si alguien quiere poner su granito de arena, puede hacerlo y calcular la concentración de portadores que tengo en esa muestra de germanio y también sugerirme alguna medida para saber si ese germanio es del tipo P ó N.
Interesante. Tal vez desmontado un transistor o un diodo de germanio y sabiendo que una zona concreta es N o P (por ejemplo de la parte del substrato), si con ella tocamos el cristal de germanio y su dopado es de tipo contrario, pienso que el punto de contacto debería presentar un cierto efecto rectificador, que en cambio no aparecería si es del mismo tipo... No sé, tal vez me equivoque, pero es la manera como que pensaba hacerlo con silicio, ya que hace unos días corté una barrita semejante del enorme cristal que me regaló Afre2, que también presenta una considerable conducción.
Pues sigo dándole vueltas y posiblemente no haya otro remedio que hacer la medida de la movilidad de los portadores haciendo efecto Hall. Quizas producir una difusión con indio pueda ayudar. Lo mas probable es que sea de tipo P, si recordáis los transistores de germanio mas habituales eran P.
Indio tengo una buena dosis.
Gracias a Alfre2-s, he montado un horno con tubo de cuarzo, bomba de vacío y demás para hacer refino por zonas y difusiones si es preciso.
Es un proyecto fantástico! Medir con precisión la conductividad del Ge puede no ser tan sencillo como parece porque puede que los contactos con la metalización que has depositado no sean puramente óhmicos sino uniones Schottky. Puede que la conductividad sea mayor que la que has medido. Seria bueno que comprobases si la resistencia que has medido es constante (medir I con distintos valores de V).
Para determinar si el material es tipo P o N además de la medida del efecto Hall existen otros métodos. Te sugiero echar un vistazo a esta nota de aplicación que explica los métodos de la rectificación y del voltaje termoeléctrico. Creo que es posible hacerlo en plan aficionado de forma relativamente sencilla. Ya nos contarás!
Gracias por la nota de aplicación, Juanda. Me viene muy bien y la estudiaré con detenimiento.
La conductividad esta medida con contactos ohmicos. Uno es viejo en el oficio, y como dices, la medidas están hechas con varios valores de voltaje y también invirtiendo la polaridad.
Como sabréis para fabricar un transistor se necesitan plaquitas de germanio monocristalino y para obtener un monocristal es necesario una semilla, y ahora mismo no se me ocurre como obtener una semilla. Tal vez atacando el germanio con hidróxido sódico en caliente aparezcan los cristales o tal vez extrayendo un trozo de un transistor viejo. No se... se aceptan ideas.
El valor de conductividad que aparece en Wikipedia para el germanio es de 2,14 S/m, supongo que ese valor será para germanio ultrapuro de 9N o así. Si fuese así el que tengo debería ser bastante puro ya que solo es el doble de conductor. Hago esta hipótesis porque aún no he encontrado es ninguna información que relacione la conductividad del germanio con las impurezas.
Anilandro escribió:También tengo pedidos unos 5 gr. de "pellets" de indio
Por si necesitas mas, tengo indio puro en laminas y otro para soldasura de 85% indio y 15% plomo
Saludos
Alfre2-s
La cantidad de chatarra que produce un pais es indice de su desarrollo industrial.
La calidad de la chatarra que produce un pais es indice de su desarrollo tecnologico
La cantidad que se recicla es indice de su cultura.
Yo
pfdc escribió:... aún no he encontrado es ninguna información que relacione la conductividad del germanio con las impurezas.
Eso se estudia en una asignatura que suele llamarse "fundamentos físicos de dispositivos electrónicos" o "electrónica de dispositivos" y que se imparte tanto en la facultad de físicas como en la escuela de teleco. Creo que en los textos de esas asignaturas puedes encontrar la información que buscas.
Recuerdo haberlo estudiado al menos con Gerardo López Araujo y con Antonio Luque López, aunque después de tanto tiempo, sin repasarlo lo único que me atrevería a decir es que la temperatura influye bastante.
En un libro en el que el primero de estos profesores es coautor, después de varios capítulos dedicados a la teoría, se muestra una gráfica experimental. Según ésta, para la resistividad que has medido de 17'27 ohm*cm a 300 K, corresponde una concentración de impurezas (cm^-3) de 10^14 si es tipo n o de 2x10^14 si es tipo p. Todo aproximado, porque está justo en el límite de la gráfica.
Gracias, Alfre2, en principio creo que voy a tener suficiente para las experiencias que me gustaría realizar, pero tendré en cuenta tu ofrecimiento.
Por cierto, ayer hice algunas pruebas improvisadas con uniones P/N de diodos y transistores cortados y alisados con limas muy finas de diamante para intentar aislar las partes P y N, eliminado en lo posible la zona de la unión. También probé una pequeña barrita, semejante a la del Profesor, que corté del silicio que me regalaste.
Como circuito de prueba, dispuse de un mini transformador 220/18 Vca 200 mA, cuyo primario pasaba además a través de un Variac, para poder controlar la tensión alterna de salida. A la vez, en el borne de salida que califiqué de neutro inserté una resistencia de 1,5 K entre cuyos extremos conecté la sonda de un osciloscopio. De esta manera pensaba ver los efectos de conducción asimétrica del contacto entre distintos materiales.
...Conecté la barrita de silicio al neutro a través de una pinza de cocodrilo y en la fase utilicé una aguja metálica que tocaba el silicio, y el caso es que estos efectos rectificadores fueron muy evidentes en la pantalla del osciloscopio, casi con independencia del tipo de metal de la aguja. Tanto si la punta es de cobre, como de acero, de estaño, e incluso de un semiconductor como el grafito. Este efecto es mucho más evidente con presiones de contacto débiles, apareciendo la conducción inversa al aumentar la presión, que llega a igualarse con la directa para presiones relativamente grandes. Un detalle adicional es que la tensión de umbral es bastante inferior a los 0,6 Volts habituales del silicio, con metales es muy pequeña, tal vez de 0,1 Volts, y algo mayor con el grafito.
...En esta configuración la rectificación es negativa, como si fuera un diodo con el cátodo hacia el borne de fase, con lo cual, si esta barrita de silicio perteneciera a un diodo sería el ánodo del mismo, y por tanto de tipo P ...pero como el contacto de la aguja no es silicio tipo N, si no un metal o un semiconductor sin dopar, tal vez la deducción sea precipitada.
Hoy probaré con diodos rectificadores "cortados por la mitad", pero como el silicio es cristalino y se rompe de forma irregular, y es difícil saber si toda la superficie que queda libre es P, es N o es de la zona de difusión...
También me gustaría probar con los viejos rectificadores de MAT de las TV en blanco y negro, que en el interior de un tubo de cerámica alojan muchos pequeños discos rectificadores en serie, que además pueden separarse con facilidad. Estos rectificadores comenzaron a utilizarse después de las lámparas PY, pero el material creo que es de selenio, ya que así lo indican las características de uno de los dos tipos que tengo, el AEG TV18-2KT, mientras que las del otro, el ITT TV13-3K60, no las he podido encontrar...
Saludos
La VIDA sólo es energía que ha aprendido a defenderse... (Anilandro)
Continuando con la respuesta que ha dado vicente sobre la conductividad del Ge en función de la densidad de impurezas P y N os aporto el link de una gráfica de este tipo que puede que sea la misma que el dice:
