¿Qué es el módulo de Young? Es la relación entre la tensión normal y la deformación normal correspondiente en la etapa de deformación elástica del material. En esta etapa, la tensión y la deformación son directamente proporcionales (es decir, cumplen con la ley de Hooke), y su coeficiente de proporcionalidad se denomina módulo de Young. El módulo de Young es una magnitud física que describe la elasticidad de un material. Es un término general que incluye el módulo de Young, el módulo de corte y el módulo volumétrico. Por lo tanto, ambos términos son inclusivos. En general, tras aplicar una fuerza externa (denominada tensión) a un elastómero, el cuerpo elástico cambia de forma (denominada deformación). La definición general de módulo de Young es: tensión dividida por deformación. Por ejemplo:

● Deformación lineal: Se aplica una fuerza de tracción f a una varilla delgada. Esta fuerza de tracción dividida por el área de la sección transversal s de la varilla se denomina "tensión lineal". El alargamiento dl de la varilla dividido por la longitud original l se denomina "deformación lineal". La tensión lineal dividida por la deformación lineal es igual al módulo de Young e = (f/s)/(dl/l).

● Deformación cortante: cuando se aplica una fuerza lateral f (generalmente fricción) a un cuerpo elástico, este cambia de forma cuadrada a rombo. El ángulo a de esta deformación se denomina "deformación cortante". La fuerza correspondiente f dividida por el área de fuerza s se denomina "esfuerzo cortante". El esfuerzo cortante dividido por la deformación cortante es igual al módulo de corte g = (f/s)/a.

● Deformación volumétrica: cuando se aplica una presión general p a un cuerpo elástico, esta presión se denomina "tensión volumétrica". La reducción del volumen del cuerpo elástico (-dv) dividida entre el volumen original v se denomina "deformación volumétrica". La tensión volumétrica dividida entre la deformación volumétrica es igual al módulo volumétrico: k = p/(-dv/v). Para evitar confusiones, el módulo de Young de los materiales metálicos generales se refiere al módulo de Young, es decir, al módulo de Young positivo. Unidad: e (módulo de Young) gpa.

El módulo de Young del material de silicio (Si) está relacionado con su orientación cristalina y su pureza. Los siguientes son rangos de valores y descripciones comunes:

1. Módulo de Young del silicio monocristalino

El silicio monocristalino es anisotrópico y el módulo de Young de las diferentes direcciones del cristal es diferente:

●<100>crystal direction: about 130–135 gpa

●<110>crystal direction: about 165–170 gpa

●<111>crystal direction: about 180–190 gpa

Descripción: El silicio monocristalino se utiliza ampliamente en dispositivos semiconductores. La anisotropía de su módulo de Young afectará el diseño de dispositivos de sistemas microelectromecánicos (MEMS) (como vigas en voladizo y propiedades mecánicas de estructuras de película delgada).

2. Módulo de Young del silicio policristalino

due to the random grain orientation, the young's modulus of polycrystalline silicon is isotropic, with a typical value of about 160–169 gpa (close to the average value of the<110>crystal orientation of single crystal silicon). 3. influencing factors temperature: the young's modulus decreases with increasing temperature. for example, the young's modulus of silicon at room temperature (25°c) is about 169 gpa, while it may drop to about 160 gpa at 100°c. doping: the effect of impurities (such as boron and phosphorus) on the young's modulus is small and can usually be ignored (the change range is < 5%). microstructure: the young's modulus of nanocrystalline silicon or porous silicon will decrease significantly due to the increase in porosity (for example, porous silicon can be as low as 10–50 gpa).