Fisica electronica

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UNIVERSIDAD PRIVADA TELESUP Ingeniería de Sistemas e Informática

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UNIVERSIDAD PRIVADA TELESUPIngeniería de Sistemas e Informática

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Profesor : José Medina Pérez

FÍSICA ELECTRÓNICA

Sólidos Cristalinos(Estructura Cristalina, propiedades y aplicaciones)

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SILICIOEl 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, asimismo este elemento Se presenta en forma amorfa y cristalizada

Símbolo : SIConfiguración Electrónica : Nc 3s2 3p2Punto de Fusión : 1.414 °CNúmero atómico : 14Radio atómico : 117.6 pmMasa atómica : 28.0855+-0.0003u

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SILICIO

Su átomo consta de 14 protones,14neutrones y 14 electrones; así mismo el silicio, a diferencia del carbono, no existe libre en la naturaleza. Como dióxido se encuentra en varias formas de cuarzo: Cristal de roca, Amatista, Cuarzo ahumado, Cuarzo rosa, y cuarzo lechoso. La arena es en gran parte dióxido de silicio (sílice). El ópalo es una variedad hidratada de cuarzo. La mayoría de las rocas corrientes, salvo calizas o dolomitas, contiene silicio.

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.

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PRO

PIED

ADES

SILI

CIO

PROPIEDADES: Propiedades atómicas

• Masa atómica 28,0855 u• Radio medio† 110 pm• Radio atómico calculado 111 pm• Radio covalente 111 pm• Radio de Van der Wells 210 pm• Configuración electrónica [Ne]3s2 3p2• Estado de oxidación (óxido) 4 (anfótero)• Estructura cristalina cúbica centrada en las caras Propiedades físicas• Estado de la materia sólido (no magnético)• Punto de fusión 1687 K (1414 °C)• Punto de ebullición 3173 K (2900 °C)• Entalpía de vaporización 384,22 kJ/mol• Entalpía de fusión 50,55 kJ/mol• Presión de vapor 4,77 Pa a 1683 K• Velocidad del sonido __ m/s a __ K

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APLI

CACI

ON

ES

APLICACIONES: 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: 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.

SILICIO

CHIPS

MICROCHIPS

PANEL SOLAR

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GERMANIOGermanio Símbolo atómico 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 órgano metálico 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.

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ESTRUCTURA CRISTALINA DEL GERMANIO

En la electrónica de estado solido, ya sea el silicio como el germanio puro pueden ser utilizados como semiconductores intrínsecas, los cuales forman el punto de partida para la fabricación.

Cada una de ellas 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.

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PRO

PIED

ADES

GER

MAN

IO PROPIEDAD EKASILICIO GERMANIO

Masa atómica 72 72.59

Densidad (g/c) 5.5 5.35

Calor específico (kj/kg-k) 0.31 0.32

Punto de fusión (°C) alto 960

Formula del óxido

Formula del cloruro

Densidad del oxido (g/c) 4.7 4.7

Punto de ebullición del cloruro (°C) 100 86

Color gris gris

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APLICACIONES: 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 amperios-horas disponibles en acumuladores.

Las aplicaciones del germanio se ven limitadas por su elevado costo y en muchos casos se investiga su sustitución por materiales más económicos. 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).

GERMANIO

FIBRA ÓPTICA

LENTES MICROSCÓPICOS

DISPOSITIVOS DE MICROONDAS

APLI

CACI

ON

ES

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GALIOEl 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 del ambiente (como cesio, mercurio y rubidio) e incluso cuando se sostiene en 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. 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.

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PRO

PIED

ADES

GAL

IO

PROPIEDADES [GALIO]• Número atómico 31• Valencia 3• Estado de oxidación +3• Electronegatividad 1.6• Radio covalente (A) 1.26• Radio iónico (A)

0.62• Radio atómico (A) 1.41• Configuración electrónica [Ar] • Primer potencial de inicialización de ionización (eV)

6.02• Masa atómica (g/mol) 69.72• Densidad (g/ml)

5.91• Punto de ebullición (°C) 2237• Punto de fusión (°C)

29.8

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APLI

CACI

ON

ES

APLICACIONES: El galio es una sustancia plateado blanda y se funde a temperaturas ligeramente superiores a la temperatura ambiente. Fue descubierto en 1875 por el químico francés Paul Emile Lecoq de Boisbaudran. La mayor parte de producción de galio se produce como un subproducto de la producción de aluminio o zinc. El galio tiene una amplia variedad de usos en diferentes industrias. Si alguna vez te has preguntado para qué sirve el galio, a continuación tienes una lista de sus posibles usos: El uso principal del galio es en semiconductores donde se utiliza comúnmente en circuitos de microondas y en algunas aplicaciones de infrarrojos. También se utiliza en para fabricar diodos LED de color azul y violeta y diodos láser. El galio se usa en las armas nucleares para ayudar a estabilizar el plutonio. Se puede utilizar en el interior de un telescopio para encontrar neutrinos. El galio se usa como un componente en algunos tipos de paneles solares. También se utiliza en la producción de espejos. El galinstano que es una aleación de galio, indio y estaño, se utiliza en muchos termómetros médicos. Este ha sustituido a los tradicionales termómetros de mercurio que pueden ser peligrosos. Actualmente se encuentra en proceso de investigación la sustitución con galio del mercurio de los empastes dentales permanentes. El galinstano se puede aplicar al aluminio de modo que pueda reaccionar con el agua y generar hidrógeno. También tiene muchas aplicaciones médicas. Por ejemplo, las sales de galio se usan para tratar a personas con exceso de calcio en su sangre. Los isótopos de galio se utilizan en medicina nuclear para explorar a los pacientes en ciertas circunstancias.

GALIO

DIODOS LED

TELESCOPIO

ARMAS NUCLEARES

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Yenmy Zúñiga Guisado