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- 1. FISICA ELECTRONICA Teódulo Andrés Bambarén Alcalá IV CICLO
- 2. Solidos Cristalinos Descripción de la estructura cristalina, propiedades y aplicaciones de los siguientes elementos : »Silicio »Germanio »Galio
- 3. SILICIO Con cerca de un 25% (masa), el silicio es, después del oxígeno, el segundo elemento químico más frecuente en la corteza terrestre. El silicio se purifica en múltiples etapas para finalmente alcanzar la calidad de fabricación de semiconductor conocida como Silicio de Calidad Electrónica. El Silicio de Calidad Electrónica sólo puede tener un átomo extraño para cada mil millones de átomos de silicio. http://www.uberbin.net/wp- content/uploads/2009/09/fabricacion-de- chip.pdf SILICIO DE GRAN PUREZA
- 4. ESTRUCTURA CRISTALINA DEL SILICIO Esta ilustración nos muestra la disposición de los átomos de silicio en una célula unitaria, con números que indican la altura del átomo por encima de la base del cubo, como una fracción de la dimensión de la celda. El silicio cristaliza con el mismo patrón que el diamante, en una estructura que Ashcroft y Mermin llaman celosías primitivas, "dos cubos interpenetrados de cara centrada". Las líneas entre los átomos de silicio en la ilustración de la red, indican los enlaces con los vecinos más próximos. El lado del cubo de silicio es 0,543 nm. El germanio tiene la misma estructura del diamante, con una dimensión de celda de 0,566 nm. http://hyperphysics.phy- astr.gsu.edu/hbasees/solids/sili2.html
- 5. PROPIEDADES DEL SILICIO 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 1687 grados Kelvin o de 1414,85 grados celsius o grados centígrados. El punto de ebullición del silicio es de 3173 grados Kelvin o de 2900,85 grados celsius o grados centígrados.
- 6. APLICACIONES DEL SILICIO El dióxido de silicio y sílice (en forma de arcilla o arena) son componentes importantes de ladrillos, hormigón y cemento. El silicio es un semiconductor. Esto significa que el flujo eléctrico puede ser controlada mediante el uso de partes de silicio. Por lo tanto, el silicio es muy importante en la industria eléctrica. Componentes de silicio se utilizan en las computadoras, los transistores, células solares, pantallas LCD y otros dispositivos semiconductores. El carburo de silicio es un abrasivo muy importante. Los silicatos se puede utilizar para hacer tanto cerámica y como esmalte. La masilla "Silly Putty" antes se hacía mediante la adición de ácido bórico al aceite de silicona.
- 7. APLICACIONES DEL SILICIO La mayoría del silicio se utiliza para la fabricación de aleaciones de aluminio y silicio con el fin de producir piezas fundidas. Las piezas se producen mediante el vertido del material fundido de aluminio y silicio en un molde. Estas piezas de material fundido se utilizan generalmente en la industria del automóvil para fabricar piezas para coches. La arena, que contiene silicio, es un componente muy importante del vidrio. La silicona, un polímero derivado del silicio, se utiliza en aceites y ceras, implantes mamarios, lentes de contacto, explosivos y pirotecnia (fuegos artificiales). En el futuro, el silicio puede sustituir al carbón como la principal fuente de electricidad. http://elementos.org.es/silicio
- 8. APLICACIONES DEL SILICIO Con el silicio se han construido incontables generaciones de circuitos integrados y microprocesadores, cada una reduciendo el tamaño de los transistores que lo componen. Se usa en láseres para obtener una luz con una longitud de onda de 456 nm. La superficie interna de los recipientes de fundición de dióxido de silicio fundido moldeado no es porosa ni reactiva, lo que permite que el material pueda eliminarse con facilidad una vez que el proceso de fundición haya sido completado.
- 9. GERMANIO Es un metaloide sólido duro, cristalino, de color blanco grisáceo lustroso, quebradizo, que con- serva el brillo a temperaturas ordinarias. Presenta La misma estructura cristalina que el diamante y Resiste a los ácidos y álcalis. En 1886 el Germanio fue descubierto por el químico alemán Winkler, quien lo bautizó con el nombre de su país natal. Su símbolo es Ge y su número atómico 32. Forma gran número de compuestos organometálicos y es un importante material semiconductor utilizado en transistores y fotodetectores. 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 GERMANIO PURO
- 10. ESTRUCTURA CRISTALINA DEL GERMANIO El germanio al igual que el silicio tienen un estructura cristalina como la del diamante. Cada átomo esta rodeado por otros cuatro átomos. Los átomos forman una red cristalina, en la capas exteriores de los átomos del germanio, al igual que los del Silicio, hay 4 electrones, que realizan la unión química entre los átomos. Dichos electrones se llaman electrones de valencia. Cada electrón de valencia pertenece a su propio átomo y al contiguo. De esta forma los átomos están unidos entre sí (unión por pares de electrones). A baja temperatura, un electrón de valencia no puede abandonar su posición en la red cristalina. Por tanto a esa temperatura el cristal no es conductor. La unión por un electrón de valencia se representa, de forma simplificada, por un trazo de unión entre los símbolos químicos.
- 11. PROPIEDADES DEL GERMANIO El germanio 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 germanio, son semiconductores. El estado del germanio en su forma natural es sólido. El germanio es un elemento químico de aspecto blanco grisáceo y pertenece al grupo de los metaloides. El número atómico del germanio es 32. El símbolo químico del germanio es Ge. El punto de fusión del germanio es de 1211,4 grados Kelvin o de 939,25 grados celsius o grados centígrados. El punto de ebullición del germanio es de 3093 grados Kelvin o de 2820,85 grados celsius o grados centígrados.
- 12. APLICACIONES DEL GERMANIO La principal aplicación del germanio desde su descubrimiento fue para la fabricación de componentes electrónicos. Primeramente se uso para fabricar diodos que posteriormente se convirtieron en transistores. Estos últimos revolucionaron la industria de la electrónica ya que por sus propiedades semiconductoras y su diminuto tamaño sustituyeron fácilmente los tubos de vacío que eran utilizados en ese entonces. Con el tiempo el germanio se sustituyo por silicio ya que reducía considerablemente su costo. En la actualidad, por iniciativa la IBM, esta empezando a implementar aleaciones de silicio- germanio en sus componentes electrónicos ya que permiten operar a velocidad muy superiores.
- 13. GALIO Metal blando, grisáceo en estado líquido y plateado brillan- te al solidificar, sólido deleznable a bajas temperaturas por lo que funde a temperaturas cercanas a 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 galio es un elemento químico de la Tabla Periódica de los elementos químicos, de número Atómico 31 y símbolo Ga. 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. A otra presión y temperatura se han encontrado numerosas fases estables y metaestables distintas. El galio corroe otros metales al difundirse en sus redes cristalinas. CRISTALES DE GALIO
- 14. ESTRUCTURA CRISTALINA DEL GALIO
- 15. PROPIEDADES DEL GALIO El galio pertenece al grupo de elementos metálicos conocido como metales del bloque p que están situados junto a los metaloides o semimetales en la tabla periódica. Este tipo de elementos tienden a ser blandos y presentan puntos de fusión bajos, propiedades que también se pueden atribuir al galio, dado que forma parte de este grupo de elementos. El estado del galio en su forma natural es sólido. El galio es un elemento químico de aspecto blanco plateado y pertenece al grupo de los metales del bloque p. El número atómico del galio es 31. El símbolo químico del galio es Ga. El punto de fusión del galio es de 302,91 grados Kelvin o de 30,76 grados celsius o grados centígrados. El punto de ebullición del galio es de 2477 grados Kelvin o de 2204,85 grados celsius o grados centígrados.
- 16. APLICACIONES DEL GALIO 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 empleándose en el diagnóstico y terapia de tumores óseos.
- 17. APLICACIONES DEL GALIO 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). Por su intenso y brillante plateado y la capacidad de mojar superficies de vidrio y porcelana se utiliza en la construcción de espejos. Termómetro de Galio, que contiene la mezcla de galio/ indio en lugar de mercurio. Más seguro y con rangos de medicion de 35 a 42 grados.