El documento proporciona información sobre tres elementos cristalinos sólidos importantes en física electrónica: el silicio, el germanio y el galio. El silicio es el segundo elemento más abundante en la corteza terrestre y se utiliza ampliamente en la electrónica, mientras que el germanio y el galio son semiconductores importantes que se usan en dispositivos como transistores y diodos.

1. SÓLIDOS CRISTALINOS
Física 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 elemento
en la naturaleza. Como polvo pardo, mas activo químico metaloide, número
dióxido se encuentra en químicamente que la atómico 14 y situado en el
varias formas de cuarzo: variedad cristalina. Se grupo 14 de la tabla
Cristal de une con el flúor a periódica de los elementos
roca, Amatista, Cuarzo temperaturas formando parte de la familia
ahumado, Cuarzo rosa, y ordinarias, y con de los carbonoideos de
cuarzo 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 un
enlace covalente, esto quiere decir
que cada átomo está unido a otros
cuatro átomos y compartiendo sus
Electrones de valencia. Es así, porque
de otra manera el silicio no tendría el
equilibrio en la capa de
valencia, necesita 8 electrones para
su estabilidad. El enlace covalente lo
forman todos los elementos del
grupo IV de la tabla periódica, al cual
pertenece 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 elementos
denominados metaloides o semimetales.
Este tipo de elementos tienen propiedades
intermedias entre metales y no metales. En
cuanto a su conductividad eléctrica, este
tipo de materiales al que pertenece el
silicio, son semiconductores.
El estado del silicio en su forma natural es
sólido (no magnético). El silicio es un
elemento químico de aspecto gris oscuro
azulado y pertenece al grupo de los
metaloides. El número atómico del silicio es
14. El símbolo químico del silicio es Si. El
punto de fusión del silicio es de 16,7 grados
Kelvin o de 1413,85 grados Celsius o grados
centígrados. El punto de ebullición del
silicio es de 31,3 grados Kelvin o de 2899,85
grados Celsius o grados centígrados.
Aunque es un elemento relativamente inerte y resiste la acción de la mayoría
de los ácidos, reacciona con los halógenos y álcalis diluidos

6. 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.
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. Otros importantes usos del silicio son:
El silicio es un
elemento vital en
numerosas
industrias

7. 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.

8. Elemento químico, metálico, gris plata, quebradizo, símbolo (Ge), número
atómico 32, peso atómico 72.59, punto de fusión 937.4ºC (1719ºF) y punto de
ebullición 2830ºC (5130ºF), con propiedades entre el silicio y estaño. El
germanio se encuentra muy distribuido en la corteza terrestre con una
abundancia de 6.7 partes por millón (ppm). El germanio se halla como sulfuro
o está asociado a los sulfuros minerales de otros elementos, en particular con
los del cobre, zinc, plomo, estaño y antimonio.
El germanio tiene una apariencia metálica, pero exhibe las propiedades físicas
y químicas de un metal sólo en condiciones especiales, dado que está
localizado en la tabla periódica en donde ocurre la transición de metales a no
metales. A temperatura ambiente hay poca indicación de flujo plástico y, en
consecuencia, 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.

9. El germanio tiene una apariencia metálica, pero exhibe las propiedades físicas y
químicas de un metal sólo en condiciones especiales, dado que está localizado en la
tabla periódica en donde ocurre la transición de metales a no metales. A
temperatura ambiente hay poca indicación de flujo plástico y, en consecuencia, se
comporta como un material quebradizo. Las propiedades del germanio son tales
que este elemento tiene varias aplicaciones importantes, especialmente en la
industria de los semiconductores. Presenta la misma estructura cristalina que el
diamante (es cúbica) y resiste a los ácidos y álcalis. Este diagrama muestra un
ordenamiento 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.

10. PROPIEDADES DEL GERMANIO Ge
Número atómico 32
Masa atómica (g/mol) 72,6
Radio atómico (nm) 0,137
Estructura electrónica [Ar]4s23d104p2
Densidad (kg/m3) 5323
Temperatura de fusión 937,4 ºC
Calor específico (J/kg·ºC) 309
Concentración atómica (at/m3) 4,42·1028
Concentración intrínseca a 300 K 2,36·1019 m-3
Constante A (m-3·K-3/2) 1,91·1021
Anchura banda prohibida a 300 K 0,67 eV
Movilidad electrones a 300 K 0,39 m2/Vs
Movilidad huecos a 300 K 0,182 m2/Vs
Resistividad intrínseca a 300 K 0,47 W m
Difusividad electrones 10,1·10-3 m2/s
Difusividad huecos 4,9·10-3 m2/s
Permitividad eléctrica 15,7
Masa efectiva electrones 0,5 m0
Masa efectiva huecos 0,37 m0

11. Las propiedades del germanio son tales que este elemento tiene varias
aplicaciones importantes, especialmente en la industria de los
semiconductores. El primer dispositivo de estado sólido, el transistor, fue
hecho de germanio. Los cristales especiales de germanio se usan como
sustrato para el crecimiento en fase vapor de películas finas de GaAs y GaAsP
en algunos diodos emisores de luz. Se emplean lentes y filtros de germanio
en aparatos que operan en la región infrarroja del espectro. Mercurio y cobre
impregnados de germanio son utilizados en detectores infrarrojos; los
granates sintéticos con propiedades magnéticas pueden tener aplicaciones
en los dispositivos de microondas para alto poder y memoria de burbuja
magnética; los aditivos de germanio incrementan los Amper-horas
disponibles en acumuladores.

12. 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.

13. Elemento químico, símbolo Ga, número atómico 31 y peso atómico 69.72. lo
descubrió Lecoq de Boisbaudran en Francia en 1875. Tiene un gran
intervalo de temperatura en el estado líquido, y se ha recomendado su uso
en termómetros de alta temperatura y manómetros. En aleación con plata
y estañó, el galio suple en forma adecuada la amalgama en curaciones
dentales; también sirve para soldar materiales no metálicos, incluyendo
gemas o amtales. El arseniuro de galio puede utilizarse en sistemas para
transformar movimiento mecánico en impulsos eléctricos. Los artículos
sintéticos superconductores pueden prepararse por la fabricación de
matrices porosas de vanadio o tántalo impregnados con hidruro de galio.
El galio ha dado excelentes resultados como semiconductor para uso en
rectificadores, transistores, fotoconductores, fuentes de luz, diodos láser o
máser 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).

14. Masa Atómica 69,723 uma
Punto de Fusión 302,94 K
Punto de Ebullición 2676 K
Densidad 5907 kg/m³
Dureza (Mohs) 1,5
Potencial Normal de Reducción - 0,53 V Ga3+ | Ga solución ácida
Conductividad Térmica 48,30 J/m s ºC
Conductividad Eléctrica 57,5 (mOhm.cm)-1
Calor Específico 330,22 J/kg ºK
Calor de Fusión 5,6 kJ/mol
Calor de Vaporización 280,0 kJ/mol
Calor de Atomización 286,0 kJ/mol de átomos
Estados de Oxidación +1, +2, +3
1ª Energía de Ionización 578,8 kJ/mol
2ª Energía de Ionización 1978,9 kJ/mol
3ª Energía de Ionización 2963,8 kJ/mol
Afinidad Electrónica 28,9 kJ/mol
Radio Atómico 1,41 Å
Radio Covalente 1,26 Å
Radio Iónico Ga+3 = 0,62 Å
Volumen Atómico 11,8 cm³/mol
Polarizabilidad 8,1 ų

15. Es un metal gris azulado como sólido y plateado como líquido, estado en el que
se encuentra a temperatura ambiente.
Es el elemento metálico que permanece en estado líquido en un márgen de
temperaturas 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.

16. La parte más importante de la producción de galio sirve para la producción de
arseniuro de galio, que como material semiconductor en algunas aplicaciones es
superior al silicio.
La principal aplicación del galio (arseniuro de galio) es la construcción de
circuitos integrados y dispositivos optoelectrónicos como diodos láser y LED.
Se emplea en el dopado de semiconductores y en la fabricación de dispositivos
de 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 fusión
El galato de magnesio, con impurezas de iones divalentes, se utiliza en la pólvora
de 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).

17.  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+
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