Ao de la Diversificacin Productiva y del Fortalecimiento de la Educacin

Facultad Ingeniera Mecnica y ElctricaEscuela Acadmica Profesional Ingeniera Electrnica

TEMACAPAZ DE SILICIO GERMANIO

Curso: Dispositivos Elctricos Profesor:Ing.Juan Mickle Neyra Integrantes: Cancha Mndez Kennyi Jos Castilla Lhi Gianni Jose Crdenas Oquendo Jorge Leonardo Cerdn Prez Ray Chota Cavero Harvy Adrian Ciclo:IVEE-1 Turno:Tarde2015

DEDICACIN

Todos desde muy pequeos emprendemos un viaje por lo desconocido y comenzamos a caminar por esa larga va llena de direcciones, huecos y encantadores paisajes llamada La Vida buscando alcanzar metas siendo mejores seres humanos.Dedicamos este informe principalmente a Dios, por iluminarnos y estar a nuestro lado en todo momento Adems, este presente informe de investigacin lo dedicamos a nuestros padres, amigos incondicionales por la ayuda desinteresada, gracias a sus ejemplos hoy hemos llegado a cumplir nuestras metas, adems con sus consejos nos han sabido orientar por el sendero de la iluminacin A esta prestigiosa Universidad la cual abre sus puertas a jvenes como nosotros, preparndonos para un futuro competitivo y formndonos como profesionales con sentido de seriedad, responsabilidad y rigor acadmico .Consiguiente agradecemos a nuestro docente licenciado Salvador reyes por brindarnos su apoyo y sus consejos, adems por inculcarnos sus enseanzas de aprendizaje profesional

Gracias,

CAPAZ DE SILICIO GERMANIO TEORA RESPECTO A CAPAS DE SILICIO Y GERMANIOEstas capas de dichos elementos regularmente se utilizan en la electrnica debido a sus particulares caractersticas.Mayormente se utilizan para los semiconductores ya que pertenecen al grupo 4A, o grupo 14, tienen propiedades intermedias entre las de los metales y las de los no metales y, por ello se denominan elementos semiconductores. La brecha energtica entre las bandas llenas y las vacas en estos slidos es mucho menor que en el caso de los aislantes, si se suministra la energa necesaria para excitar electrones de la banda de valencia a la de conduccin, el slido se convierte en un conductor. Ntese que este comportamiento es opuesto al de los metales. La capacidad de un metal para conducir la electricidad disminuye al aumentar la temperatura, ya que se acenta la vibracin de los tomos a mayores temperaturas y esto tiende a romper el flujo de electrones.Dentro de los slidos semiconductores estn el germanio y el silicio. Tanto uno como el otro tienen cuatro electrones en la rbita externa, la que por su distancia al ncleo correspondera que tuviese ocho electrones para lograr una configuracin estable. Admitiremos como principio que entre varios estados posibles los sistemas de la naturaleza tienden a tomar el de mayor estabilidad, es por esto que tanto el Ge como el Si cuando se solidifican toman una estructura cristalina tal que cada tomo tiene a otros cuatro a su alrededor compartiendo con ellos un electrn en coparticipacin ignorando la estabilidad de ocho electrones que necesita en su ltima capa.

En consecuencia cerca del cero absoluto el germanio tiene todos sus electrones con baja energa dentro de las bandas de valencia y se transforma en un aislador absoluto. En cambio a temperatura ambiente alguno de los electrones toma la energa necesaria para pasar a la banda de conduccin y el germanio se comporta como un semiconductor. El electrn que se independiza de la atraccin del ncleo se convierte en electrn libre y origina en la covalencia que se destruye, la ausencia de una carga negativa o pozo positivo, que se denomina, laguna o agujero. Se admite que esta laguna o agujero se va corriendo sucesivamente a travs del slido, pues puede ser llenada por electrones de covalencias vecinas originando en ellas el nuevo hueco. Silicio:El silicio es un elemento qumico metaloide, nmero atmico 14 y situado en el grupo 14 de la tabla peridica de los elementos de smbolo Si. Es el segundo elemento ms abundante en la corteza terrestre (27,7 % en peso) despus del oxgeno. Se presenta en forma amorfa y cristalizada; el primero es un polvo parduzco, ms activo que la variante cristalina, que se presenta en octaedros de color azul grisceo y brillo metlico.Sus propiedades son intermedias entre las del carbono y el germanio. En forma cristalina es muy duro y poco soluble y presenta un brillo metlico y color grisceo. Aunque es un elemento relativamente inerte y resiste la accin de la mayora de los cidos, reacciona con los halgenos y lcalis diluidos. El silicio transmite ms del 95 % de las longitudes de onda de la radiacin infrarroja.

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 elctrica, este tipo de materiales al que pertenece el silicio, son semiconductores.El estado del silicio en su forma natural es slido (no magntico). El silicio es un elmento qumico de aspecto gris oscuro azulado y pertenece al grupo de los metaloides. El nmero atmico del silicio es 14. El smbolo qumico del silicio es Si. El punto de fusin del silicio es de 1687 grados Kelvin o de 1414,85 grados celsius o grados centgrados. El punto de ebullicin del silicio es de 3173 grados Kelvin o de 2900,85 grados celsius o grados centgrados. Usos del silicio:El silicio es el segundo elemento ms abundante en la corteza terrestre y es vital para la industria de la construccin. Si alguna vez te has preguntadopara qu sirve el silicio, a continuacin tienes una lista de sus posibles usos: El dixido de silicio y slice (en forma de arcilla o arena) son componentes importantes de ladrillos, hormign y cemento. El silicio es un semiconductor. Esto significa que el flujo elctrico puede ser controlada mediante el uso de partes de silicio. Por lo tanto, el silicio es muy importante en la industria elctrica. Componentes de silicio se utilizan en las computadoras, los transistores, clulas solares, pantallas LCD y otros dispositivos semiconductores. La mayora del silicio se utiliza para la fabricacin de aleaciones dealuminioy 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 automvil para fabricar piezas para coches. La masilla "Silly Putty" antes se haca mediante la adicin de cido brico al aceite de silicona. El carburo de silicio es un abrasivo muy importante. Los silicatos se puede utilizar para hacer tanto cermica y como esmalte. La arena, que contiene silicio, es un componente muy importante del vidrio. La silicona, un polmero 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 carbn como la principal fuente de electricidad. Propiedades atmicas del silicio:La masa atmica de un elemento est determinado por la masa total de neutrones y protones que se puede encontrar en un solo tomo perteneciente a este elemento. En cuanto a la posicin donde encontrar el silicio dentro de la tabla peridica de los elementos, el silicio se encuentra en el grupo 14 y periodo 3. El silicio tiene una masa atmica de 28,0855 u.La configuracin electrnica del silicio es [Ne]3s2 3p2. La configuracin electrnica de los elementos, determina la forma la cual los electrones estn estructurados en los tomos de un elemento. El radio medio del silicio es de 110 pm, su radio atmico o radio de Bohr es de 111 pm, su radio covalente es de 111 pm y su radio de Van der Waals es de 210 pm. El silicio tiene un total de 14 electrones cuya distribucin es la siguiente: En la primera capa tiene 2 electrones, en la segunda tiene 8 electrones y en su tercera capa tiene 4 electrones. Caractersticas del silicio:A continuacin puedes ver una tabla donde se muestra las principales caractersticas que tiene el silicio.Silicio

Smbolo qumicoSi

Nmero atmico14

Grupo14

Periodo3

Aspectogris oscuro azulado

Bloquep

Densidad2330 kg/m3

Masa atmica28.0855 u

Radio medio110 pm

Radio atmico111

Radio covalente111 pm

Radio de van der Waals210 pm

Configuracin electrnica[Ne]3s2 3p2

Electrones por capa2, 8, 4

Estados de oxidacin4

xidoanftero

Estructura cristalinacbica centrada en las caras

Estadoslido

Punto de fusin1687 K

Punto de ebullicin3173 K

Calor de fusin50.55 kJ/mol

Presin de vapor4,77 Pa a 1683 K

Electronegatividad1,9

Calor especfico700 J/(Kkg)

Conductividad elctrica2,5210-4S/m

Conductividad trmica148 W/(Km)

Germanio:Es un metal , de color blanco grisceo lustroso, quebradizo, que conserva el brillo a temperaturas ordinarias. Presenta la mismaestructura cristalinaque eldiamantey resiste a loscidosylcalis.Forma gran nmero de compuestos organometlicos y es un importante materialsemiconductorutilizado entransistoresyfotodetectores. A diferencia de la mayora de semiconductores, el germanio tiene una pequea banda prohibida (band gap) por lo que responde de forma eficaz a laradiacin infrarrojay puede usarse en amplificadores de baja intensidad.

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 elctrica, este tipo de materiales al que pertenece el germanio, son semiconductores.El estado del germanio en su forma natural es slido. El germanio es un elemento qumico de aspecto blanco grisceo y pertenece al grupo de los metaloides. El nmero atmico del germanio es 32. El smbolo qumico del germanio es Ge. El punto de fusin del germanio es de 1211,4 grados Kelvin o de 939,25 grados Celsius o grados centgrados. El punto de ebullicin del germanio es de 3093 grados Kelvin o de 2820,85 grados celsius o grados centgrados. Usos del germanio:El germanio es una sustancia dura de color blanco grisceo que se encuentra con los minerales dezinc,plata,plomoycobre. Un qumico alemn llamado Clemens Winkler descubri este elemento en el ao 1886 y la llam as en referencia a Alemania. La produccin principal de germanio es como un subproducto de la obtencin del mineral de zinc y no se producen ms de 100 toneladas al ao. Es es muy demandado por sus importantes aplicaciones. Si alguna vez te has preguntadopara qu sirve el germanio, a continuacin tienes una lista de sus posibles usos: El germanio se utiliza como material semiconductor. Se usa generalmente, junto al silicio, en los circuitos integrados de alta velocidad para mejorar su rendimiento. En algunos casos se est planteando sustituir al silicio por germanio para hacer chips miniaturizados. Tambin se utiliza en las lmparas fluorescentes y algunos didodos LED. Algunos pedales de guitarra contienen transistores de germanio para producir un tono de distorsin caracterstico. Se puede utilizar en los paneles solares. De hecho, los robots exploradores de marte contienen germanio en sus clulas solares. El germanio se combina con eloxgenopara su uso en las lentes de las cmaras y la microscopa. Tambin se utiliza para la fabricacin del ncleo de cables de fibra ptica. Tambin se utiliza en aplicaciones de imgenes trmicas para uso militar y la lucha contra incendios. El germanio se utiliza en el control de los aeropuertos para detectar las fuentes de radiacin. Hay algunos indicios de que puede ayudar al sistema inmunolgico de pacientes con cncer, pero esto todava no est probado. Actualmente el germanio est considerado como un peligro potencial para la salud cuando se utiliza como suplemento nutricional. Propiedades atmicas del germanio:La masa atmica de un elemento est determinado por la masa total de neutrones y protones que se puede encontrar en un solo tomo perteneciente a este elemento. En cuanto a la posicin donde encontrar el germanio dentro de la tabla peridica de los elementos, el germanio se encuentra en el grupo 14 y periodo 4. El germanio tiene una masa atmica de 72,64 u.La configuracin electrnica del germanio es [Ar]3d10 4s2 4p2. La configuracin electrnica de los elementos, determina la forma el la cual los electrones estn estructurados en los tomos de un elemento. El radio medio del germanio es de 125 pm, su radio atmico o radio de Bohr es de 125 pm y su radio covalente es de 122 pm. El germanio tiene un total de 32 electrones cuya distribucin es la siguiente: En la primera capa tiene 2 electrones, en la segunda tiene 8 electrones, en su tercera capa tiene 18 electrones y en la cuarta, 4 electrones. Caractersticas del germanio:A continuacin puedes ver una tabla donde se muestra las principales caractersticas que tiene el germanio.Germanio

Smbolo qumicoGe

Nmero atmico32

Grupo14

Periodo4

Aspectoblanco grisceo

Bloquep

Densidad5323 kg/m3

Masa atmica72.64 u

Radio medio125 pm

Radio atmico125

Radio covalente122 pm

Configuracin electrnica[Ar]3d10 4s2 4p2

Electrones por capa2, 8, 18, 4

Estados de oxidacin4

xidoanftero

Estructura cristalinacbica centrada en las caras

Estadoslido

Punto de fusin1211.4 K

Punto de ebullicin3093 K

Calor de fusin36.94 kJ/mol

Presin de vapor0,0000746 Pa a 1210 K

Electronegatividad2,01

Calor especfico320 J/(Kkg)

Conductividad elctrica1,45 S/m

Conductividad trmica59,9 W/(Km)

Silicio y Germanio en conductores, semiconductores y aislantes Conductores y AisladoresLos metales se caracterizan por su alta conductividad elctrica. Considrese, por ejemplo, el magnesio metlico. La configuracin electrnica del Mg es [Ne]3s2, de modo que cada tomo tiene dos electrones de valencia en el orbital 3s. En un metal los tomos se encuentran empacados muy cerca unos de otros de tal forma que los niveles energticos de cada tomo de magnesio se ven afectados por los de los tomos vecinos, lo cual da lugar a traslape de orbitales. La interaccin entre dos orbitales atmicos conduce a la formacin de un orbital molecular de enlace y otro de anti enlace. Como el nmero de tomos existente incluso en un pequeo trozo de sodio metlico es demasiado grande, el correspondiente nmero de orbitales moleculares que se forman es tambin muy grande. Estos orbitales moleculares tienen energas tan parecidas que se describen en forma ms adecuada como una "banda". Este conjunto de niveles tan cercanos en energa se conoce como banda de valencia, como se muestra en la figura 1. La parte superior de los niveles energticos corresponde a los orbitales moleculares deslocalizados vacos, que se forman por el traslape de los orbitales 3p. Este conjunto de niveles vacos cercanos energticamente se llama banda de conduccin.Se puede imaginar al magnesio metlico como un conjunto de iones positivos inmerso en un mar de electrones de valencia deslocalizados. La gran fuerza de cohesin resultante de la deslocalizacin es en parte responsable de la fortaleza evidente en la mayora de los metales. En virtud de que las bandas de valencia y de conduccin son adyacentes, se requiere slo una cantidad despreciable de energa para promover un electrn de valencia a la banda de conduccin, donde adquiere libertad para moverse a travs de todo el metal, dado que la banda de conduccin carece de electrones. Esta libertad de movimiento explica el hecho de que los metales sean capaces de conducir la corriente elctrica, esto es, que sean buenos conductores.Por qu las sustancias como la madera o el vidrio no conducen la electricidad? Bsicamente, la conductividad elctrica de un slido depende del espaciamiento y el estado de ocupacin de las bandas de energa. Otros metales se parecen al magnesio en el hecho de que sus bandas de valencia son adyacentes a las de conduccin y, por lo tanto, estos metales actan fcilmente como conductores. En un aislante la brecha entre las bandas de conduccin y de valencia es considerablemente mayor que en un metal: en consecuencia, se requiere mucha mayor energa para excitar un electrn a la banda de conduccin. La carencia de esta energa impide la libre movilidad de los electrones. El vidrio, la madera y el hule son aislantes comunes.La conductividad que presenta un semiconductor a temperatura ambiente se denomina conductividad intrnseca y mejora con la temperatura. Si a un trozo de Ge se le aplica una diferencia de potencial sta lograr orientar los electrones de manera tal que recorran el circuito dirigindose hacia el polo positivo mientras que las lagunas se orientan recorriendo el circuito hacia el polo negativo.Por supuesto que un electrn que se dirige al polo positivo saliendo del semiconductor y creando una nueva laguna ser compensado por otro electrn que entra por el polo negativo llenando otra laguna y manteniendo de esta manera el nmero de electrones y lagunas originales. Las lagunas y los electrones en estado libre en un semiconductor son los llamados portadores de corrientes. Conviene aqu citar las experiencias de Rouland quien demostr que se lograban los mismos efectos electromagnticos haciendo girar a gran velocidad cargas elctricas positivas o negativas en sentido contrario. En otras palabras podramos decir que la corriente elctrica es la accin conjunta del desplazamiento de electrones en un sentido y de lagunas en sentido contrario.

COMO SE TRABAJA:EL GERMANIO PODRIA SUSTITUIR AL SILICIO EN LOS SEMICONDUCTORESCompuesto de hojas de un tomo de grosor, podra revolucionar la electrnica pero no es el grafeno. Qumicos de la Ohio State University, en lugar de crear grafeno de tomos de carbono, han utilizado lminas de tomos de germanio para crear una sustancia conocida como germanane. Debido a sus numerosas ventajas sobre el silicio, podra convertirse en el material de eleccin para los semiconductores.El germanio se utiliz por primera vez para crear los microchips experimentales hace 60 aos, Josu Goldberger, profesor asistente de qumica de la Ohio State se preguntaba si estos conocidos materiales an tenan posibilidades. La mayora de la gente piensa en el grafeno como el material electrnico del futuro, dijo. Pero el silicio y el germanio son todava los materiales del presente. Sesenta aos despus han desarrollado tcnicas para la fabricacin de chip con ellos. As que hemos estado buscando formas nicas de silicio y germanio con propiedades ventajosas, para obtener los beneficios de un nuevo material, pero con un menor coste y el uso de la tecnologa existente. El material resultante se ha demostrado que conduce los electrones diez veces ms rpido que el silicio (y cinco veces ms rpido que el convencional de germanio), lo que significa que podra llevar una carga proporcionalmente mayor si se usa en microchips. Tambin es qumicamente ms estable que el silicio, no oxidante en presencia de aire o agua, y adems es mucho mejor en absorber y emitir luz esto significa que podra resultar particularmente til en las clulas solares.Los cientficos han creado germanane antes, aunque al parecer nunca en cantidades suficientes para llevar a cabo un estudio tan extenso de sus propiedades, o contribuir a la produccin a gran escala. Para hacer su germanane, Goldberger y su equipo tomaron un enfoque nico.Ordinariamente, germanio toma la forma de cristales de varias capas. Las capas de un solo tomo de espesor estn unidas las unas a la otras, y cada una es bastante inestable por s misma. Los investigadores de la OSU creado sus propios cristales de germanio, en el que tomos de calcio fueron insertados entre las capas. El calcio se disolvi entonces con agua, dejando enlaces qumicos vacos en su ausencia. Esos huecos fueron posteriormente conectados con hidrgeno, resultando las capas mucho ms estables.Goldberger y su equipo planean ahora en la investigacin de cmo las propiedades del material podra ser ajustadas, mediante el cambio de la configuracin de los tomos dentro de una sola hoja.Un artculo sobre esta investigacin fue publicado recientemente en la revistaACS Nano.

SILICIO GERMANIO:

1. CARBONO UNUNCUADIOSILICIO GERMANIO PLOMO ESTAO Caractersticas generales2.El grupo IV A tambin es llamado:Familia del Carbono o Carbonoideos. El carcter metlico aumenta considerablemente conforme se desciende en el grupo, siendo el carbono un no-metal, el silicio y el germanio semimetales y el estao, el plomo y el Ununcuadio tpicos metales. Todos los elementos de este grupo poseen estado de oxidacin +4, pero el estado de oxidacin +2 aumenta en estabilidad al bajar en el grupo. Configuracin electrnica: np2 .3.Carbono Smbolo: C Nmero atmico: 6 Perodo: 2 Bloque: p (elemento representativo). Configuracin electrnica: [He] 2s2 2p2 Color: Puede ser negro. Es esencial para la vida en la Tierra y la mayor parte de sus compuestos estn dentro de la competencia de la Qumica Orgnica. Tambin existen compuestos de Carbono que se clasifican como inorgnicos. Se encuentra en la naturaleza en dos variedades de altropos cristalinos importantes: Diamante y grafito. Se encuentra en la naturaleza en sus formas amorfas: Negro de Humo y carbn activo. Tambin existe en otra variedad alotrpica llamada Fullerenos: C60, C70, C76, C78, C80 y C84. Est presente en el gas Dixido de Carbono que constituye el 0,04% de la atmsfera terrestre.4.El carbono se encuentra - frecuentemente muy puro - en la naturaleza, en estado elemental, en las formas alotrpicas diamante y grafito. El material natural ms rico en carbono es el carbn (del cual existen algunas variedades). Grafito: Se encuentra en algunos yacimientos naturales muy puro. Se obtiene artificialmente por descomposicin del carburo de silicio en un horno elctrico. Diamante: Existen en la naturaleza, en el seno de rocas eruptivas y en el fondo del mar. En la industria se obtiene tratando grafito a 3000 K de temperatura y a una presin entre 125 - 150 katm. Por ser la velocidad de transformacin de grafito en diamante muy lenta, se utilizan metales de transicin, en trazas, como catalizadores (hierro, nquel, platino). Carbn de coque: muy rico en carbono, es el producto residual en la destilacin de la hulla. Carbono amorfo: Negro de humo y carbn activo: Son formas del carbono finamente divididas. El primero se prepara por combustin incompleta de sustancias orgnicas; la llama deposita sobre superficies metlicas, fras, partculas muy finas de carbn. El carbn activo se obtiene por descomposicin trmica de sustancias orgnicas. Fullerenos: Estas sustancias son altropos moleculares del carbono. Se encuentran en varios depsitos de Australia, Nueva Zelanda y Norteamrica, sin embargo la sntesis de laboratorio sigue siendo el principal medio para acceder a estos altropos. Se obtienen, artificialmente, haciendo saltar un arco entre dos electrodos de grafito o sublimando grafito por accin de un lser. Mtodos de obtencin de Carbono

5.Usos y aplicaciones del Carbono (1) Grafito: Construccin de reactores nucleares. Construccin de electrodos para la industria electroltica, por su conductividad elctrica. Lubricante slido, por ser blando y untuoso. Construccin de minas de lapiceros, la dureza de la mina se consigue mezclando el grafito con arcilla. Construccin de crisoles de alta temperatura, debido al elevado punto de fusin del grafito. Diamante: Tiene valor comercial como piedra preciosa. Tallados en brillantes. se emplean en joyera (son la piedras ms duras). Cojinetes de ejes en aparatos de precisin. Carbn de coque: Se utiliza como combustible. Se utiliza para la reduccin de xidos metlicos en metalurgia extractiva.6.Negro de humo: Colorante. Fabricacin de tintas de imprenta. Llantas de automviles. Carbn activo: Adsorbente de gases. Catalizador. Decolorante. Purificacin de aguas potables. En mscaras de gases. En filtros de cigarrillos. Fullerenos:Propiedades conductoras, semiconductoras o aislantes, en funcin del metal con que se contaminen. Lubricante. Inhibicin de la proteasa del virus del SIDA. Fabricacin de fibras. Usos y aplicaciones del Carbono (2)7.Compuestos de carbono: El dixido de carbono se utiliza para carbonatacin de bebidas, en extintores de fuego y como enfriador (hielo seco, en estado slido). El monxido de carbono se emplea como agente reductor en procesos metalrgicos. El tetracloruro de carbono y el disulfuro de carbono se usan como disolventes industriales importantes. El fren se utilizaba en aparatos de refrigeracin, hecho que est desapareciendo, debido a lo daino de este compuesto para la capa de ozono. El carburo clcico se emplea para preparar acetileno y para soldar y cortar metales. Los carburos metlicos se emplean como refractarios.El carbono junto al hierro forma el acero. Usos y aplicaciones del Carbono (3)8.SILICIO Smbolo: Si Nmero atmico: 14 Perodo: 3 Bloque: p (elemento representativo). Configuracin electrnica: [Ne] 3s2 3p2 Color: Gris con brillo metlico. (Pero es un semimetal). No se encuentra en estado elemental, pero constituye un 25,7 % de la corteza terrestre, en forma de arena, cuarzo, cristal de roca, slex, gata y silicatos minerales y en el carbn. Es el segundo elemento ms abundante despus del O. Descubridor: Jns Jacob Berzelius. Lugar de descubrimiento: Suecia. Ao de descubrimiento: 1824. Origen del nombre: El nombre "silicio" deriva del latn "silex" (pedernal). Este nombre proviene de que los compuestos de silicio eran de gran importancia en la prehistoria: las herramientas y las armas, hechas de pedernal, una de las variedades del dixido de silicio, fueron los primeros utensilios del hombre.9.Mediante aluminotermia a partir de la slice (SiO2), xido de silicio, y tratando el producto con cido clorhdrico en el cual el silicio es insoluble. Reduccin de slice con carbono o carburo de calcio en un horno elctrico con electrodos de carbono. Reduccin de tetracloruro de silicio (SiCl4) con hidrgeno (para obtenerlo de forma muy pura). El silicio hiperpuro se obtiene por reduccin trmica de triclorosilano, HSiCl3, ultrapuro en atmsfera de hidrgeno y posterior fusin por zonas a vaco. Mtodos de obtencin del Silicio10.Utilizado para producir chips para ordenadores. Las clulas fotovoltaicas para conversin directa de energa solar en elctrica utilizan obleas cortadas de cristales simples de silicio de grado electrnico. El silicio hiperpuro puede doparse con boro, galio, fsforo o arsnico, aumentando su conductividad; se emplea para la fabricacin de transistores, rectificadores y otros dispositivos de estado slido ampliamente empleados en electrnica. Se utiliza como integrante de aleaciones para dar mayor resistencia a aluminio, magnesio, cobre y otros metales. La arena y arcilla (silicatos) se usan para fabricar ladrillos y hormign; son un material refractario que permite trabajar a altas temperaturas. Al acidificar el ortosilicato de silicio se obtiene un precipitado gelatinoso de slice (slica gel) que se emplea como agente desecante, soporte para catalizadores, cromatografa y aislante trmico. La slice (arena) es el principal ingrediente del vidrio, uno de los materiales ms baratos con excelentes propiedades mecnicas, pticas, trmicas y elctricas. Las siliconas son derivados polimricos del silicio. Se utilizan para juguetes, lubricantes, pelculas impermeables, implantes para ciruga esttica, ... El carburo de silicio se utiliza como abrasivo importante, para componentes refractarios. Usos y aplicaciones del Silicio11.GERMANIO Smbolo: Ge Nmero atmico: 32 Perodo: 4 Bloque: p (elemento representativo). Configuracin electrnica: [Ar] 3d10 4s2 4p2 Color: Grisceo Propiedades de semimetal. Constituye solo 1,8 ppm de la corteza terrestre. Esta presente en cantidad de trazas en una variedad de minerales (por ejemplo, menas de Zinc) y en el carbn. Descubridor: Clemens Winkler. Lugar de descubrimiento: Alemania. Ao de descubrimiento: 1886. Origen del nombre: De la palabra latina "Germania", que significaba "Alemania".12.Mtodo de obtencin del Germanio Se obtiene como subproducto en los procesos de obtencin de cobre, zinc y en las cenizas de ciertos carbones. Para la purificacin ulterior se utiliza el proceso llamado fusin por zonas. Usos y aplicaciones del Germanio Se utiliza como semiconductor. El germanio dopado con arsnico, galio, u otros elementos se utiliza como transistor. Por ser transparente a la radiacin infrarroja se emplea en forma de monocristales en espectroscopios infrarrojos (lentes, prismas y ventanas) y otros aparatos pticos entre los que se encuentran detectores infrarrojos extremadamente sensibles. El xido de germanio se aplica en lentes gran angular de cmaras y en objetivos de microscopio. El germanio se utiliza como detector de la radiacin gamma. Los compuestos rgano germnicos se estn utilizando en quimioterapia, pues tienen poca toxicidad para los mamferos y son eficaces contra ciertas bacterias.13.ESTAO Smbolo: Sn Nmero atmico: 50 Perodo: 5 Bloque: p (elemento representativo). Configuracin electrnica:[Kr] 4d10 5s2 5p2 Color: Blanco plateado. Es un metal maleable que no se oxida fcilmente y es resistente a la corrosin. La principal mena de Estao es la casiterita (SnO2). El estao puro tiene dos variantes alotrpicas: El estao gris, polvo no metlico, semiconductor, de estructura cbica y estable a temperaturas inferiores a 13,2 C, que es muy frgil y tiene un peso especfico ms bajo que el blanco. El estao blanco, el normal, metlico, conductor elctrico, de estructura tetragonal y estable a temperaturas por encima de 13,2 C. Es el elemento qumico del que se conocen ms istopos estables, diez. Adems se han carcterizado 15 estados metaestables y una treintena de radioistopos.14.Mtodo de obtencin de Estao El estao se obtiene del mineral casiterita (xido de estao (IV)). Dicho mineral se muele y se enriquece en dixido de estao por flotacin, despus se tuesta y se calienta con coque en un horno de reverbero con lo cual se obtiene el metal. Usos y aplicaciones del Estao Debido a su estabilidad y falta de toxicidad se emplea como recubrimiento de metales: recubrimiento de hierro (hojalata) para la industria conservera; esto se hace por electrlisis o por inmersin. Junto a otros metales forma aleaciones de importancia industrial.: bronce (cobre y estao), estao de soldar (64 % de estao y 36 % de plomo), metal de imprenta, para fabricar cojinetes 30 % estao, antimonio y cobre) y la aleacin niobio-estao, superconductora a bajas temperaturas. El cloruro de estao (II) se emplea como agente reductor. Las sales de estao pulverizadas sobre vidrio se utilizan para producir capas conductoras que se usan en paneles luminosos y en calefaccin de cristales de coche.15.PLOMO Smbolo: Pb Nmero atmico: 82 Perodo: 6 Bloque: p (elemento representativo). Configuracin electrnica:[Xe] 4f14 5d10 6s2 6p2 Color: Blanco azulado Las menas ms importantes de Plomo son: galena (PbS), anglesita (PbSO4) y cerusita (PbCO3). Tambin se encuentra plomo en varios minerales de uranio y de torio, ya que proviene directamente de la desintegracin radiactiva (decaimiento radiactivo). El plomo es un metal pesado. Es flexible, inelstico y se funde con facilidad. No es buen conductor de la electricidad. Es resistente a las radiaciones. Es bastante resistente a la corrosin. Tiene la capacidad de formar muchas sales, xidos y compuestos organometlicos. Los cuatro istopos naturales son, por orden decreciente de abundancia, 208, 206, 207 y 204.16.Mtodo de obtencin de Plomo El metal se obtiene a partir de los sulfuros minerales; el cual, tras un previo enriquecimiento es tostado y sinterizado en un horno, obtenindose as el xido de plomo (II), el cual se reduce con carbn de coque a plomo metal impuro (plomo de obra). El plomo se purifica por mtodos pirometalrgicos o electrolticos. Usos y aplicaciones del Plomo El plomo y el dixido de plomo se utilizan para bateras de automviles. Se utiliza para fontanera, aparatos qumicos y municiones. Se emplea para la insonorizacin de mquinas, pues es muy efectivo en la absorcin del sonido y de vibraciones. Se usa como blindaje para la radiacin en reactores nucleares y en equipos de rayos X. El xido de plomo (II) se utiliza para la produccin de vidrios de alto ndice de refraccin para fabricar lentes acromticas. El carbonato y el cromato de plomo (II) se usan como pigmentos en las pinturas. El nitrato de plomo se utiliza en pirotecnia. El minio (xido de plomo) mezclado con aceite de linaza se usa como pintura antioxidante.El sulfuro de plomo (II) presenta propiedades semiconductoras por lo cual se utiliza en clulas fotoelctricas. El arseniato de plomo (II) se emplea como insecticida.

DIAGRAMA DE CIRCUITO Silicio y Germanio:La electrnica de estado slido surge de las propiedades nicas del silicio y del germanio, cada uno de los cuales tienen cuatroelectrones de valencia y forman unared cristalina en la cual, los tomos sustituidos (dopantes) pueden cambiar drsticamente las propiedades elctricas.

El Dopado de Semiconductores:La adicin de un pequeo porcentaje de tomos extraos en lared cristalinaregular de silicio o germanio, produce unos cambios espectaculares en sus propiedades elctricas, dando lugar a los semiconductores detipo nytipo p.Impurezas pentavalentes:Los tomos de impurezas con 5electrones de valencia, producen semiconductores de tipo n, por la contribucin de electrones extras.

Impurezas trivalentesLos tomos de impurezas con 3 electrones de valencia, producen semiconductores de tipo p, por la produccin de un "hueco" o deficiencia de electrn.

Semiconductores Tipos P y N

Semiconductor Tipo NLa adicin deimpurezas pentavalentes como el antimonio, arsniso, o fsforo, aportan electrones libres, aumentando considerablemente la conductividad del semiconductor intrnseco. El fsforo se puede aadir por difusin del gas fosfina (PH3).

Semiconductor Tipo PLa adicin deimpurezas trivalentes tales como boro, aluminio, o galio a un semiconductor intrnseco, crean unas deficiencias de electrones de valencia, llamadas "huecos". Lo normal es usar el gas diborano B2H6, para difundir el boro en el material de silicio.

Bandas en Semiconductores DopadosLa aplicacin de lateora de bandasa los semiconductores detipo nytipo pmuestra que los niveles adicionales se han aadido por las impurezas. En el material de tipo n hay electrones con niveles de energa cerca de la parte superior de la banda prohibida, de modo que pueden ser fcilmente excitados hacia la banda de conduccin. En el material de tipo p, los huecos adicionales en la banda prohibida, permiten la excitacin de los electrones de la banda de valencia, dejando huecos mviles en la banda de valencia.

Silicio:En la electrnica de estado slido, ya sea el silicio como elgermanio puros pueden ser utilizados como semiconductores intrnsecos, los cuales forman el punto de partida para la fabricacin. Cada uno de ellos tienen cuatroelectrones de valencia, pero el germanio a una determinada temperatura tiene ms electrones libres y una mayor conductividad. El silicio es de lejos, el semiconductor ms ampliamente utilizado en electrnica, particularmente porque se puede usar a mucha mayor temperatura que el germanio.

Estructura Cristalina del Silicio:Por KittelLa ilustracin de arriba muestra la disposicin de los tomos desilicioen una clula unitaria, con nmeros que indican la altura del tomo por encima de la base del cubo, como una fraccin de la dimensin de la celda.

El silicio cristaliza con el mismo patrn que eldiamante, en una estructura que Ashcroft y Mermin llaman celosas primitivas, "dos cubos interpenetrados de cara centrada". Las lneas entre los tomos de silicio en la ilustracin de la red, indican los enlaces con los vecinos ms prximos. El lado del cubo de silicio es 0,543 nm. El germanio tiene la misma estructura del diamante, con una dimensin de celda de 0,566 nm. Semiconductor Intrnseco:El cristal de silicio es diferente de unaislanteporque a cualquier temperatura por encima del cero absoluto, existe una probabilidad finita de que un electrn en laredsea golpeado y sacado de su posicin, dejando tras de s una deficiencia de electrones llamada "hueco".Si se aplica un voltaje, entonces tanto el electrn como el hueco pueden contribuir a un pequeo flujo decorriente.La conductividad de un semiconductor puede ser modelada en trminos de la teora de bandasde slidos. El modelo de banda de un semiconductor sugiere que, a temperaturas ordinarias hay una posibilidad finita de que los electrones pueden alcanzar la banda de conduccin, y contribuir a la conduccin elctrica.El trmino intrnseco aqu, distingue entre las propiedades del silicio puro "intrnseco", y las propiedades radicalmente diferentes del semiconductor dopado tipo notipo p.

Electrones y Huecos:En unsemiconductor intrnsecocomo elsilicioa temperatura por encima del cero absoluto, habr algunos electrones que sern excitados, cruzarn la banda prohibiday entrando en la banda de conduccin, podrn producir corriente. Cuando el electrn del silicio puro atraviesa la banda prohibida, deja tras de s un puesto vacante de electrones o "hueco" en la estructuracristalina del silicionormal. Bajo la influencia de una tensin externa, tanto el electrn como el hueco se pueden mover a travs del material. En un semiconductortipo n, el dopante contribuye con electrones extras, aumentando drsticamente la conductividad. En un semiconductortipo p, el dopante produce vacantes adicionales o huecos, que tambin aumentan la conductividad. Sin embargo, el comportamiento de launin p-nes la clave para la enorme variedad de dispositivos electrnicos de estado slido.

Germanio:En la electrnica de estado slido, ya sea el siliciocomo el germanio puros pueden ser utilizados comosemiconductores intrnsecos, los cuales forman el punto de partida para la fabricacin. 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 electrnica, particularmente porque se puede usar a mucho mayor temperatura que el germanio.

Electrones de Valencia:Los electrones en la capa ms externa de un tomo se llaman electrones de valencia; dictan la naturaleza de las reacciones qumicas del tomo, y determinan en gran medida la naturaleza elctrica de la materia slida. Las propiedades elctricas de la materia se representan en lateora de bandas de slidos, en funcin de la cantidad de energa que se necesita para liberar un electrn de valencia.

Dispositivos electrnicos modernos:La mayor parte de los dispositivos electrnicos modernos estn fabricados a partir de semiconductores. Para comprender el funcionamiento de estos dispositivos cuando se insertan en un circuito elctrico, es necesario conocer el comportamiento de los componentes desde un punto de vista fsico.Si los conductores son materiales que disponen de electrones libres y los aislantes carecen de ellos, los semiconductores se encuentran en una situacin intermedia: a la temperatura de 0 K se comportan como aislantes, pero mediante una aportacin de energa puede modificarse esta situacin, adquiriendo un comportamiento ms cercano al de los conductores.Los materiales semiconductores de uso comn en la tecnologamicroelectrnicason el silicio, el germanio y el arseniuro de galio. Se trata de elementos del grupo IV de la tabla peridica, o bien combinaciones de elementos de los grupos III y V. De todos ellos, el ms empleado actualmente es el silicio, por lo que la discusin en este tema va a estar centrada en dicho elemento. No obstante la gran mayora de lo aqu expuesto puede aplicarse a cualquier semiconductor.