Curso de Física Electrónica

1. SOLIDOS
CRISTALINOS
ESTRUCTURAS PROPIEDADES Y
APLICACIONES
VICTOR DE PAZ
FISICA ELECTÓNICA

2. PROPIEDADES DEL
SILICIO
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 carbonoideos 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.

3. CRSITALINA DEL
SILICIO
 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.
•
La ilustración de arriba 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.

4. APLICACIONES DEL SILICIO

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.

5. APLICACIONES DEL SILICIO
Otros importantes usos del
silicio
son:
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.

6. PROPIEDADES DEL
GERMANIO
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.

7. ESTRUCTURA CRSITALINA
DEL GERMANIO
En la electrónica de estado sólido,
ya sea el silicio como el germanio
puros pueden ser utilizados como
semiconductoresintrísicos, los cuales
forman el punto de partida para la
fabricación. Cada uno de ellos tienen
cuatro electrones de valencia, pero
el germanio a una determinada
temperatura tiene mas electrones
libres y una mayor conductividad. El
silicio es de lejos, el semiconductor
mas ampliamente utilizado en
electrónica, particularmente porque
se puede usar a mucho mayor
temperatura que el germanio.

8. APLICACIONES DEL
SILICIO
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.

9. PROPIEDADES DEL GALIO
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.

10. ESTRUCTURA
CRSITALINA DEL GALIO
Número Atómico: 31
Masa Atómica: 69,723
Número de
protones/electrones: 31
Número de neutrones (Isótopo
70-Ga): 39
Estructura electrónica: [Ar] 3d10
4s2 4p1
Electrones en los niveles de
energía: 2, 8, 18, 3
Números de oxidación: +1, +3