solidos cristalinos t. andres bambaren
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FISICA ELECTRONICA
Teódulo Andrés Bambarén Alcalá
IV CICLO
Solidos Cristalinos
Descripción de la estructura cristalina,
propiedades y aplicaciones de los siguientes
elementos :
»Silicio
»Germanio
»Galio
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
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
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.
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.
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
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.
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
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.
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.
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.
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
ESTRUCTURA CRISTALINA DEL GALIO
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.
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.
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.
Referencias:
http://www.naturamujer.com/2013/05/implantes-de-senos.html
http://www.sanusdentem.cl/
http://www.portalplanetasedna.com.ar/chip_silicio.htm
http://www.hoytecnologia.com/noticias/laser-silicio-creara-chips/112393
http://www.goodfellow-ceramics.com/sp/productos/productos-terminados/recipientes-de-
fundicion-de-dioxido-de-silicio-fundido-de-alta-pureza/
http://iphone-6.es/iphone-6-pantalla-lcd-p-si-poli-silicio-rumores/
http://books.google.com.pe/
http://es.wikipedia.org/
http://www.rdnattural.es/
http://quimicagermanio.galeon.com/t04.html
http://www.ecured.cu/index.php/Galio
http://www.educaplus.org/sp2002/3estructura/ga3.html
http://www.educaplus.org/sp2002/3estructura/ge3.html
http://www.ecured.cu/index.php/Galio
http://elementos.org.es/