fisica electronica

1. Curso: Física Electrónica
Alumno: Bruno Quispe Eduardo
Felix
Ciclo: IV

2. Estructura cristalina, propiedades y
aplicaciones de los siguientes
elementos:
Silicio
Germanio
Galio

3. 
El silicio es un elemento químico metaloide,
número atómico 14 y situado en el grupo 4
de la tabla periódica de los elementos
formando parte de la familia de los carbono
ideos de símbolo Si. Es el segundo elemento
más abundante en la corteza terrestre (27,7%
en peso) después del oxígeno. Se presenta en
forma amorfa y cristalizada; el primero es un
polvo parduzco, más activo que la variante
cristalina, que se presenta en octaedros de
color azul grisáceo y brillo metálico.

5. 

Sus propiedades son intermedias entre las del carbono y
el germanio. En forma cristalina es muy duro y poco
soluble y presenta un brillo metálico y color grisáceo.
Aunque es un elemento relativamente inerte y resiste la
acción de la mayoría de los ácidos, reacciona con los
halógenos y álcalis diluidos. El silicio transmite más del
95% de las longitudes de onda de la radiación infrarroja.
Se prepara en forma de polvo amorfo amarillo pardo o de
cristales negros-grisáceos. Se obtiene calentando sílice, o
dióxido de silicio (SiO2), con un agente reductor, como
carbono o magnesio, en un horno eléctrico. El silicio
cristalino tiene una dureza de 7, suficiente para rayar el
vidrio, de dureza de 5 a 7. El silicio tiene un punto de
fusión de 1.411 °C, un punto de ebullición de 2.355 °C y
una densidad relativa de 2,33. Su masa atómica es 28,086.

6. 
Se disuelve en ácido fluorhídrico formando el gas tetra
fluoruro de silicio, SiF4 (ver flúor), y es atacado por los
ácidos nítrico, clorhídrico y sulfúrico, aunque el dióxido
de silicio formado inhibe la reacción. También se
disuelve en hidróxido de sodio, formando silicato de
sodio y gas hidrógeno. A temperaturas ordinarias el
silicio no es atacado por el aire, pero a temperaturas
elevadas reacciona con el oxígeno formando una capa
de sílice que impide que continúe la reacción. A altas
temperaturas reacciona también con nitrógeno y cloro
formando nitruro de silicio y cloruro de silicio
respectivamente.

7. 
El silicio constituye un 28% de la corteza terrestre. No
existe en estado libre, sino que se encuentra en forma de
dióxido de silicio y de silicatos complejos. Los minerales
que contienen silicio constituyen cerca del 40% de todos
los minerales comunes, incluyendo más del 90% de los
minerales que forman rocas volcánicas. El mineral cuarzo,
sus variedades (cornalina, crisoprasa, ónice, pedernal y
jaspe) y los minerales cristobalita y tridimita son las
formas cristalinas del silicio existentes en la naturaleza. El
dióxido de silicio es el componente principal de la arena.
Los silicatos (en concreto los de aluminio, calcio y
magnesio) son los componentes principales de las arcillas,
el suelo y las rocas, en forma de feldespatos, anfíboles,
piroxenos, micas y ceolitas, y de piedras semipreciosas
como el olivino, granate, zircón, topacio y turmalina.

8. 
Se utiliza en aleaciones, en la preparación de las
siliconas, en la industria de la cerámica técnica y, debido a
que es un material semiconductor muy abundante, tiene
un interés especial en la industria electrónica y
microelectrónica como material básico para la creación de
obleas o chips que se pueden implantar en
transistores, pilas solares y una gran variedad de circuitos
electrónicos. El silicio es un elemento vital en numerosas
industrias. El dióxido de silicio (arena y arcilla) es un
importante constituyente del hormigón y los ladrillos, y se
emplea en la producción de cemento portland. Por sus
propiedades semiconductoras se usa en la fabricación de
transistores, células solares y todo tipo de dispositivos
semiconductores; por esta razón se conoce como Silicon
Valley (Valle del Silicio) a la región de California en la que
concentran numerosas empresas del sector de la
electrónica y la informática. Otros importantes usos del
silicio son:

9. 
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Como material refractario, se usa en cerámicas,
vidriados y esmaltados.
Como elemento fertilizante en forma de mineral
primario rico en silicio, para la agricultura.
Como elemento de aleación en fundiciones.
Fabricación de vidrio para ventanas y aislantes.
El carburo de silicio es uno de los abrasivos más
importantes.
Se usa en láseres para obtener una luz con una
longitud de onda de 456 nm.
La silicona se usa en medicina en implantes de
seno y lentes de contacto.

10. 
Se utiliza en la industria del acero como componente
de las aleaciones de silicio-acero. Para fabricar el
acero, se desoxida el acero fundido añadiéndole
pequeñas cantidades de silicio; el acero común
contiene menos de un 0,30 % de silicio. El acero al
silicio, que contiene de 2,5 a 4% de silicio, se usa
para fabricar los núcleos de los transformadores
eléctricos, pues la aleación presenta baja histéresis
(ver Magnetismo). Existe una aleación de acero, el
duraron, que contiene un 15% de silicio y es dura,
frágil y resistente a la corrosión; el duraron se usa en
los equipos industriales que están en contacto con
productos químicos corrosivos. El silicio se utiliza
también en las aleaciones de cobre, como el bronce y
el latón.

11. 
El silicio es un semiconductor; su resistividad a
la corriente eléctrica a temperatura ambiente
varía entre la de los metales y la de los aislantes.
La conductividad del silicio se puede controlar
añadiendo pequeñas cantidades de impurezas
llamadas dopantes. La capacidad de controlar las
propiedades eléctricas del silicio y su abundancia
en la naturaleza han posibilitado el desarrollo y
aplicación de los transistores y circuitos
integrados que se utilizan en la industria
electrónica.

12. 
La sílice y los silicatos se utilizan en la fabricación de
vidrio, barnices, esmaltes, cemento y porcelana, y
tienen importantes aplicaciones individuales. La sílice
fundida, que es un vidrio que se obtiene fundiendo
cuarzo o hidrolizando tetracloruro de silicio, se
caracteriza por un bajo coeficiente de dilatación y
una alta resistencia a la mayoría de los productos
químicos. El gel de sílice es una sustancia incolora,
porosa y amorfa; se prepara eliminando parte del
agua de un precipitado gelatinoso de ácido silícico,
SiO2·H2O, el cual se obtiene añadiendo ácido
clorhídrico a una disolución de silicato de sodio. El
gel de sílice absorbe agua y otras sustancias y se usa
como agente desecante y decolorante.

13. 

El monóxido de silicio, SiO, se usa para
proteger materiales, recubriéndolos de forma
que la superficie exterior se oxida al dióxido,
SiO2. Estas capas se aplican también a los
filtros de interferencias.
Fue identificado por primera vez por Antoine
Lavoisier en 1787.
Referencia: http://es.wikipedia.org/wiki/Silicio

14. 
El germanio es un elemento químico con
número atómico 32, y símbolo Ge
perteneciente al grupo 4 de la tabla periódica
de los elementos.

16. 

Es un metaloide sólido duro, cristalino, de color
blanco grisáceo lustroso, quebradizo, que
conserva el brillo a temperaturas ordinarias.
Presenta la misma estructura cristalina que el
diamante y resiste a los ácidos y álcalis.
Forma
gran
número
de
compuestos
organometálicos y es un importante material
semiconductor utilizado en transistores y foto
detectores. A diferencia de la mayoría de
semiconductores, el germanio tiene una pequeña
banda prohibida (band gap) por lo que responde
de forma eficaz a la radiación infrarroja y puede
usarse en amplificadores de baja intensidad.

17. Las aplicaciones del germanio se ven limitadas por su elevado
costo
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Fibra óptica.
Electrónica: radares y amplificadores de guitarras eléctricas usados por
músicos nostálgicos del sonido de la primera época del rock and roll;
aleaciones SiGe en circuitos integrados de alta velocidad. También se
utilizan compuestos sandwich Si/Ge para aumentar la movilidad de los
electrones en el silicio (streched silicon).
Óptica de infrarrojos: Espectroscopios, sistemas de visión nocturna y
otros equipos.
Lentes, con alto índice de refracción, de ángulo ancho y para
microscopios.
En joyería se usa la aleación Au con 12% de germanio.
Como elemento endurecedor del aluminio, magnesio y estaño.
Quimioterapia.
El tetracloruro de germanio es un ácido de Lewis y se usa como
catalizador en la síntesis de polímeros (PET).
Referencia: http://es.wikipedia.org/wiki/Germanio

18. 
El galio es un elemento químico de la tabla
periódica de número atómico 31 y símbolo
Ga.

20. 
El galio es un metal blando, grisáceo en estado
líquido y plateado brillante al solidificar, sólido
deleznable a bajas temperaturas que funde a
temperaturas cercanas a la de la ambiente (como
cesio, mercurio y rubidio) e incluso cuando se lo
agarra con la mano por su bajo punto de fusión
(28,56 °C). El rango de temperatura en el que
permanece líquido es uno de los más altos de los
metales (2174 °C separan sus punto de fusión y
ebullición) y la presión de vapor es baja incluso a
altas temperaturas. El metal se expande un 3,1%
al solidificar y flota en el líquido al igual que el
hielo en el agua.

21. 
Presenta una acusada tendencia a subenfriarse por
debajo del punto de fusión (permaneciendo aún en
estado líquido) por lo que es necesaria una semilla
(un pequeño sólido añadido al líquido) para
solidificarlo. La cristalización no se produce en
ninguna de las estructuras simples; la fase estable en
condiciones normales es ortorrómbica, con 8 átomos
en cada celda unitaria en la que cada átomo sólo
tiene otro en su vecindad más próxima a una
distancia de 2,44 Å y estando los otros seis a 2,83 Å.
En esta estructura el enlace químico formado entre
los átomos más cercanos es covalente siendo la
molécula Ga2 la que realmente forma el entramado
cristalino.

22. 
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La principal aplicación del galio (arseniuro de galio) es la
construcción de circuitos integrados y dispositivos
optoelectrónicos como diodos láser y LED.
Se emplea para dopar materiales semiconductores y construir
dispositivos diversos como transistores.
En termómetros de alta temperatura por su bajo punto de
fusión.
El galio se alea con facilidad con la mayoría de los metales y
se usa en aleaciones de bajo punto de fusión.
El isótopo Ga-67 se usa en medicina nuclear.

23. 
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Se ha descubierto recientemente que aleaciones galioaluminio en contacto con agua produce una reacción química
dando como resultado hidrógeno. Este método para la
obtención de hidrógeno no es rentable, ni ecológico, ya que
requiere la doble fundición del aluminio, con el consiguiente
gasto energético.
También se ha descubierto más recientemente que una
aleación de galio-antimonio sumergida en agua y en la cual
incide la luz solar provoca la separación de las moléculas de
agua en hidrógeno y oxígeno. Gracias al uso potencial de esta
aleación no será necesario el uso de combustibles fósiles para
generar hidrógeno a partir del agua, reduciendo con ello las
emisiones de CO2.
Referencia: http://es.wikipedia.org/wiki/Galio