Sólidos cristalinos
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Sólidos cristalinos Presentation Transcript

  • 1. SÓLIDOS CRISTALINOSFísica Electrónica  INFOGRAFIA  SILICIO  GERMANIO  GALIO ELABORADO POR : Sergio A. Egoávil Baldera
  • 2. El silicio no existe libre El silicio amorfo es un El silicio es un elementoen la naturaleza. Como polvo pardo, mas activo químico metaloide, númerodióxido se encuentra en químicamente que la atómico 14 y situado en elvarias formas de cuarzo: variedad cristalina. Se grupo 14 de la tablaCristal de une con el flúor a periódica de los elementosroca, Amatista, Cuarzo temperaturas formando parte de la familiaahumado, Cuarzo rosa, y ordinarias, y con de los carbonoideos decuarzo lechoso. oxigeno, cloro, bromo, símbolo Si. Es el segundo azufre, nitrógeno, carb elemento más abundante en ono y boro a la corteza terrestre (27,7% en temperaturas peso) después del oxígeno. progresivamente mas altas. Además, el ácido silícico es una sustancia básica para el tejido de sostén que requieran consistencia y firmeza, los huesos, los cartílagos y los dientes. Se absorbe en el intestino y se elimina por la orina.
  • 3. El átomo de silicio presenta unenlace covalente, esto quiere decirque cada átomo está unido a otroscuatro átomos y compartiendo susElectrones de valencia. Es así, porquede otra manera el silicio no tendría elequilibrio en la capa devalencia, necesita 8 electrones parasu estabilidad. El enlace covalente loforman todos los elementos delgrupo IV de la tabla periódica, al cualpertenece el silicio. Al aplicarle energía externa, ya sea de calor o de luz, se rompen los enlaces quedando un electrón libre por cada enlace roto, pero a su vez, se tiene un hueco vacío, el que ocupaba el electrón. De esta forma se obtiene corriente eléctrica, por el movimiento de los electrones hacía los potenciales positivos y del movimiento de los huecos hacía los potenciales negativos. Esto sucede así siempre que se utiliza al silicio como un semiconductor intrínseco. Cuando queremos usar el silicio como semiconductor extrínseco, se colocan impurezas en el enlace covalente, lo cual hace que sea más fácil ganar o perder un electrón.
  • 4. El silicio forma parte de los elementosdenominados metaloides o semimetales.Este tipo de elementos tienen propiedadesintermedias entre metales y no metales. Encuanto a su conductividad eléctrica, estetipo de materiales al que pertenece elsilicio, son semiconductores.El estado del silicio en su forma natural essólido (no magnético). El silicio es unelemento químico de aspecto gris oscuroazulado y pertenece al grupo de losmetaloides. El número atómico del silicio es14. El símbolo químico del silicio es Si. Elpunto de fusión del silicio es de 16,7 gradosKelvin o de 1413,85 grados Celsius o gradoscentígrados. El punto de ebullición delsilicio es de 31,3 grados Kelvin o de 2899,85grados Celsius o grados centígrados.Aunque es un elemento relativamente inerte y resiste la acción de la mayoríade los ácidos, reacciona con los halógenos y álcalis diluidos
  • 5. El dióxido de silicio (arena y arcilla) es un importante constituyente delhormigón y los ladrillos, y se emplea en la producción de cemento portland.Se utiliza en aleaciones, en la preparación de las siliconas, en la industria dela cerámica técnica y, debido a que es un material semiconductor muyabundante, tiene un interés especial en la industria electrónica ymicroelectrónica como material básico para la creación de obleas o chips quese pueden implantar en transistores, pilas solares y una gran variedad decircuitos electrónicos. El silicio es un elemento vital en numerosasindustrias. El dióxido de silicio (arena y arcilla) es un importanteconstituyente del hormigón y los ladrillos, y se emplea en la producción decemento portland. Por sus propiedades semiconductoras se usa en lafabricación de transistores, células solares y todo tipo de dispositivossemiconductores. Otros importantes usos del silicio son: El silicio es un elemento vital en numerosas industrias
  • 6. 1. Utilizado para producir chips para ordenadores.2. · Las células fotovoltaicas para conversión directa de energía solar en eléctrica utilizan obleas cortadas de cristales simples de silicio de grado electrónico.3. · El silicio hiperpuro puede doparse con boro, galio, fósforo o arsénico, aumentando su conductividad; se emplea para la fabricación de transistores, rectificadores y otros dispositivos de estado sólido ampliamente empleados en electrónica.4. · Se utiliza como integrante de aleaciones para dar mayor resistencia a aluminio, magnesio, cobre y otros metales.5. · La arena y arcilla (silicatos) se usan para fabricar ladrillos y hormigón; son un material refractario que permite trabajar a altas temperaturas.6. · El meta silicato de sodio, Na2SiO3, es una sal empleada en detergentes para tamponar e impedir que la suciedad entre en el tejido: los iones meta silicatos, SiO3-2,se unen a las partículas de suciedad, dándoles carga negativa, lo que impide que se agreguen y formen partículas insolubles.7. · Al acidificar el ortosilicato de silicio se obtiene un precipitado gelatinoso de sílice (sílica gel) que se emplea como agente desecante, soporte para catalizadores, cromatografía y aislante térmico.8. · La sílice (arena) es el principal ingrediente del vidrio, uno de los materiales más baratos con excelentes propiedades mecánicas, ópticas, térmicas y eléctricas.9. · Las siliconas son derivados poliméricos del silicio. Se utilizan para juguetes, lubricantes, películas impermeables, implantes para cirugía estética, ...10. · El carburo de silicio se utiliza como abrasivo importante, para componentes refractarios.
  • 7. Elemento químico, metálico, gris plata, quebradizo, símbolo (Ge), númeroatómico 32, peso atómico 72.59, punto de fusión 937.4ºC (1719ºF) y punto deebullición 2830ºC (5130ºF), con propiedades entre el silicio y estaño. Elgermanio se encuentra muy distribuido en la corteza terrestre con unaabundancia de 6.7 partes por millón (ppm). El germanio se halla como sulfuroo está asociado a los sulfuros minerales de otros elementos, en particular conlos del cobre, zinc, plomo, estaño y antimonio.El germanio tiene una apariencia metálica, pero exhibe las propiedades físicasy químicas de un metal sólo en condiciones especiales, dado que estálocalizado en la tabla periódica en donde ocurre la transición de metales a nometales. A temperatura ambiente hay poca indicación de flujo plástico y, enconsecuencia, se comporta como un material quebradizo. El germanio es estable al aire y en el agua y sólo le afecta el ácido nítrico. Es un mal conductor de electricidad pero sus propiedades semiconductoras son excepcionales y se emplea principalmente en esa área.
  • 8. El germanio tiene una apariencia metálica, pero exhibe las propiedades físicas yquímicas de un metal sólo en condiciones especiales, dado que está localizado en latabla periódica en donde ocurre la transición de metales a no metales. Atemperatura ambiente hay poca indicación de flujo plástico y, en consecuencia, secomporta como un material quebradizo. Las propiedades del germanio son talesque este elemento tiene varias aplicaciones importantes, especialmente en laindustria de los semiconductores. Presenta la misma estructura cristalina que eldiamante (es cúbica) y resiste a los ácidos y álcalis. Este diagrama muestra unordenamiento de átomos en una "celda unitaria" de germanio. Se utiliza ampliamente en semiconductores. Debido a su transparencia frente a la radiación infrarroja es de gran importancia para la espectroscopia. Se obtiene de la refinación del cobre, el zinc y el plomo.
  • 9. PROPIEDADES DEL GERMANIO GeNúmero atómico 32Masa atómica (g/mol) 72,6Radio atómico (nm) 0,137Estructura electrónica [Ar]4s23d104p2Densidad (kg/m3) 5323Temperatura de fusión 937,4 ºCCalor específico (J/kg·ºC) 309Concentración atómica (at/m3) 4,42·1028Concentración intrínseca a 300 K 2,36·1019 m-3Constante A (m-3·K-3/2) 1,91·1021Anchura banda prohibida a 300 K 0,67 eVMovilidad electrones a 300 K 0,39 m2/VsMovilidad huecos a 300 K 0,182 m2/VsResistividad intrínseca a 300 K 0,47 W mDifusividad electrones 10,1·10-3 m2/sDifusividad huecos 4,9·10-3 m2/sPermitividad eléctrica 15,7Masa efectiva electrones 0,5 m0Masa efectiva huecos 0,37 m0
  • 10. Las propiedades del germanio son tales que este elemento tiene variasaplicaciones importantes, especialmente en la industria de lossemiconductores. El primer dispositivo de estado sólido, el transistor, fuehecho de germanio. Los cristales especiales de germanio se usan comosustrato para el crecimiento en fase vapor de películas finas de GaAs y GaAsPen algunos diodos emisores de luz. Se emplean lentes y filtros de germanioen aparatos que operan en la región infrarroja del espectro. Mercurio y cobreimpregnados de germanio son utilizados en detectores infrarrojos; losgranates sintéticos con propiedades magnéticas pueden tener aplicacionesen los dispositivos de microondas para alto poder y memoria de burbujamagnética; los aditivos de germanio incrementan los Amper-horasdisponibles en acumuladores.
  • 11. 1. . Se utiliza como semiconductor.2. · El germanio dopado con arsénico, galio, u otros elementos se utiliza como transistor.3. · Por ser transparente a la radiación infrarroja se emplea en forma de monocristales en espectroscopios infrarrojos (lentes, prismas y ventanas) y otros aparatos ópticos entre los que se encuentran detectores infrarrojos extremadamente sensibles.4. · El óxido de germanio se aplica en lentes gran angular de cámaras y en objetivos de microscopio.5. · El germanio se utiliza como detector de la radiación gamma.6. · Los compuestos organogermánicos se están utilizando en quimioterapia, pues tienen poca toxicidad para los mamíferos y son eficaces contra ciertas bacterias.
  • 12. Elemento químico, símbolo Ga, número atómico 31 y peso atómico 69.72. lodescubrió Lecoq de Boisbaudran en Francia en 1875. Tiene un granintervalo de temperatura en el estado líquido, y se ha recomendado su usoen termómetros de alta temperatura y manómetros. En aleación con platay estañó, el galio suple en forma adecuada la amalgama en curacionesdentales; también sirve para soldar materiales no metálicos, incluyendogemas o amtales. El arseniuro de galio puede utilizarse en sistemas paratransformar movimiento mecánico en impulsos eléctricos. Los artículossintéticos superconductores pueden prepararse por la fabricación dematrices porosas de vanadio o tántalo impregnados con hidruro de galio.El galio ha dado excelentes resultados como semiconductor para uso enrectificadores, transistores, fotoconductores, fuentes de luz, diodos láser omáser y aparatos de refrigeración El galio sólido parece gris azulado cuando se expone a la atmósfera. El galio líquido es blanco plateado, con una superficie reflejante brillante. Su punto de congelación es más bajo que el de cualquier metal con excepción del mercurio (-39ºC o -38ºF) y el cesio (28.5ºC u 83.3ºF).
  • 13. Masa Atómica 69,723 umaPunto de Fusión 302,94 KPunto de Ebullición 2676 KDensidad 5907 kg/m³Dureza (Mohs) 1,5Potencial Normal de Reducción - 0,53 V Ga3+ | Ga solución ácidaConductividad Térmica 48,30 J/m s ºCConductividad Eléctrica 57,5 (mOhm.cm)-1Calor Específico 330,22 J/kg ºKCalor de Fusión 5,6 kJ/molCalor de Vaporización 280,0 kJ/molCalor de Atomización 286,0 kJ/mol de átomosEstados de Oxidación +1, +2, +31ª Energía de Ionización 578,8 kJ/mol2ª Energía de Ionización 1978,9 kJ/mol3ª Energía de Ionización 2963,8 kJ/molAfinidad Electrónica 28,9 kJ/molRadio Atómico 1,41 ÅRadio Covalente 1,26 ÅRadio Iónico Ga+3 = 0,62 ÅVolumen Atómico 11,8 cm³/molPolarizabilidad 8,1 ų
  • 14. Es un metal gris azulado como sólido y plateado como líquido, estado en el quese encuentra a temperatura ambiente. Es el elemento metálico que permanece en estado líquido en un márgen detemperaturas más amplio. Cuando se congela, se expande (como el agua). El galio es semejante químicamente al aluminio. Es anfótero, pero poco más ácido que el aluminio. La valencia normal del galio es 3+ y forma hidróxidos, óxidos y sales. El galio funde al contacto con el aire cuando se calienta a 500ºC (930ºF). Reacciona vigorosamente con agua hirviendo, pero ligeramente con agua a temperatura ambiente. Las sales de galio son incoloras; se preparan de manera directa a partir del metal, dado que la purificación de éste es más simple que la de sus sales. El galio forma aleaciones eutécticas de bajo punto de fusión con varios metales, y compuestos intermetálicos con muchos otros. Todo el aluminio contiene cantidades pequeñas de galio, como impureza inofensiva, pero la penetración intergranular de grandes cantidades a 30ºC causa fallas catastróficas.
  • 15. La parte más importante de la producción de galio sirve para la producción dearseniuro de galio, que como material semiconductor en algunas aplicaciones essuperior al silicio.La principal aplicación del galio (arseniuro de galio) es la construcción decircuitos integrados y dispositivos optoelectrónicos como diodos láser y LED.Se emplea en el dopado de semiconductores y en la fabricación de dispositivosde estado sólido como: transistores, diodos, células solares, etc.Se utiliza en aleaciones con bajo punto de fusión.Se usa en la medicina empleandose en el diagnóstico y terapia de tumores óseos.En termómetros de alta temperatura por su bajo punto de fusiónEl galato de magnesio, con impurezas de iones divalentes, se utiliza en la pólvorade fósforos activados con luz ultravioleta.Con hierro, litio, magnesio, itrio y gadolinio forma materiales magnéticos.El arseniuro de galio se usa para convertir la electricidad en luz coherente(láser).
  • 16.  http://www.edutecne.utn.edu.ar/microelectronica/01- ELEMENTOS%20DE%20MICROELECTR%C3%93NICA.pdf http://www.acienciasgalilei.com/qui/elementos/ge.htm http://www.enbuenasmanos.com/articulos/muestra.asp?art=1916 www.tarot-josnell.com/vitaminas/silicio.htm http://es.wikipedia.org/wiki/Germanio http://www.profes.net/rep_documentos/Propuestas_2%C2%BA_ciclo_ESO/El _silicio_y_sus_propiedades.PDF http://docs.google.com/viewer?a=v&q=cache:nX2aoojisI8J:https://www.upo.e s/depa/webdex/quimfis/miembros/Web_Sofia/TABLA/Ge.ppt+aplicaciones+ del+germanio&hl=es&gl=pe&pid=bl&srcid=ADGEESgixkj14GdHphkx8tDZZD CLUZdz36jxpJ5s3ijUsDyH8yXDn9RHDDvz1SpmQrsKNfMaZIGyYm1DZlw28K F6QdDAQtkYlBV5aQgNR_tO5Dgh7-4g3xyxacj9f_ojZQ11y- iskIcr&sig=AHIEtbRrzRLSjAcfOOfPXxi6o0k4rUJlYg