tag:blogger.com,1999:blog-16270958263875529322024-02-08T10:53:25.389-04:0005 Electronic Bands - conocimientos.com.veElectronic Bands. Introduction. Independent Electrons in a Periodic Potential: Bloch's theorem. Tight-Binding Models. The -function Array. Nearly Free Electron Approximation. Some General Properties of Electronic Band Structure. The Fermi Surface. Metals, Insulators, and Semiconductors. Electrons in a Magnetic Field: Landau Bands. The Integer Quantum Hall E ect.Tecnología en Telecomunicaciones - conocimientos.com.vehttp://www.blogger.com/profile/13517798918797491823noreply@blogger.comBlogger51125tag:blogger.com,1999:blog-1627095826387552932.post-46399729127739176572010-03-21T23:33:00.002-04:302010-03-24T11:06:26.187-04:30Teoría de bandas<h2>Formación de la banda mediante el solapamiento orbital.</h2>El solapamiento de un gran número de orbitales atómicos conduce a un conjunto de orbitales moleculares que se encuentran muy próximos en energías y que forman virtualmente lo que se conoce como una banda. Las bandas se encuentran separadas entre sí mediante espacios energéticos a los que no les corresponde ningún orbital molecular (Figura 2).<br />
<div align="center"><img alt="estructura electrónica de un sólido" height="367" src="http://www.textoscientificos.com/imagenes/quimica/bandas-orbitales.gif" width="270" /><br />
<small>Figura 2. La estructura electrónica de un sólido se caracteriza por la existencia de bandas de orbitales.</small></div>Para poder visualizar la formación de una banda considérese una distribución lineal de átomos (sólido unidimensional), separados todos a la misma distancia (a), en los que cada átomo posee un orbital de tipo s. Cada orbital de tipo s de un átomo solapará con el orbital s del átomo vecino. Así, si sólo hubiera dos átomos en el conjunto el solapamiento conduciría a la formación de 2 orbitales moleculares, uno de enlace y otro de antienlace. Si tenemos 3 átomos, el solapamiento de los 3 orbitales de tipo s originaría la formación de 3 orbitales moleculares, de enlace, de no enlace y de antienlace. A medida que se van añadiendo átomos al conjunto cada uno contribuye con su orbital molecular al solapamiento y en consecuencia se obtiene un nuevo orbital molecular. Así, cuando el conjunto está formado por N átomos se obtienen N orbitales moleculares. El orbital molecular de menor energía no presenta ningún nodo entre los átomos vecinos, mientras que el orbital molecular de mayor energía presenta un nodo entre cada par de átomos vecinos. <br />
<div align="center"><img alt="solapamiento" height="45" src="http://www.textoscientificos.com/imagenes/quimica/solapamiento-orbital.gif" width="374" /></div>Los restantes orbitales van teniendo sucesivamente 1, 2, 3... nodos internucleares y sus energías están comprendidas entre la del orbital más enlazante (de menor energía) y la del más antienlazante (mayor energía). La diferencia de energía entre los N orbitales moleculares es tan pequeña que se forma una banda o continuo de niveles de energía. La anchura total de la banda depende de la fuerza de la interacción entre los orbitales atómicos de los átomos vecinos, de forma que, cuanto mayor sea la interacción, mayor será el solapamiento entre los orbitales y mayor será la anchura de la banda resultante (o separación entre el orbital molecular más enlazante y el más antienlazante). La anchura de una banda es, por lo general, una medida del grado de localización del enlace. Una banda estrecha representa un alto grado de localización de un enlace y a medida que se va haciendo más ancha los enlaces se hacen más deslocalizados.<br />
<div align="center"><img alt="Formación de una banda de orbitales moleculares" height="302" src="http://www.textoscientificos.com/imagenes/quimica/orbitales-moleculares.gif" width="500" /><br />
<small>Figura 3. Formación de una banda de orbitales moleculares.</small></div>La banda que se ha descrito se ha formado a partir del solapamiento de orbitales s y se denomina, por tanto, banda s (Figura 4). Si en los átomos existen orbitales de tipo p disponibles, éstos pueden solapar originando una banda p (Figura 5). Como los orbitales p poseen mayor energía que los orbitales s de la misma capa, se observa a menudo la separación entre la banda s y la banda p. Pero si las bandas son anchas y las energías de los orbitales s y p de la misma capa no difieren mucho entonces ambas bandas se solapan (Figura 6). Este solapamiento es el responsable de que los elementos del grupo 2 de la Tabla Periódica tengan un comportamiento metálico. De la misma forma, la banda d está formada por el solapamiento de orbitales atómicos d.<br />
<div align="center"><img alt="Orbitales moleculares y banda s" height="312" src="http://www.textoscientificos.com/imagenes/quimica/banda-s.jpg" width="270" /><br />
<small>Figura 4. Orbitales moleculares y banda s.</small></div><div align="center"><img alt="Orbitales moleculares y banda p" height="298" src="http://www.textoscientificos.com/imagenes/quimica/banda-p.jpg" width="270" /><br />
<small>Figura 5. Orbitales moleculares y banda p.</small></div><div align="center"><img alt="Bandas s y p" height="300" src="http://www.textoscientificos.com/imagenes/quimica/nivel-fermi.gif" width="500" /><br />
<small> Figura 6. (a) y (b) Bandas s y p, que pueden solapar o no, dependiendo de la anchura. (c) Niveles ocupados y nivel de Fermi a o K.</small></div><h2>El nivel de Fermi </h2>A la temperatura T = 0 K los electrones ocupan los orbitales moleculares que forman la banda siguiendo el principio de construcción citado en la lección 2. Si cada átomo del modelo (distribución lineal de átomos) contribuye a la banda s con 1 electrón entonces, a T = 0 K la mitad de los orbitales que forman la banda (1/2 N) estarán ocupados. El orbital molecular de mayor energía que se encuentra ocupado se conoce como el nivel de Fermi y, en este caso, estará situado en el centro de la banda. La banda de menor energía que se encuentra ocupada o semiocupada se conoce como banda de valencia. La banda de menor energía que se encuentra vacía se conoce como la banda de conducción.<br />
A una temperatura superior a 0 K, la población de los orbitales moleculares que forman la banda, P, viene dada por la distribución de Fermi-Dirac, que es una versión de la distribución de Boltzmann, y que tiene en cuenta que cada nivel de energía de la banda sólo puede estar ocupado por 2 electrones como máximo. Esta distribución P tiene la siguiente forma:<br />
<div align="center">P = 1/(e<sup>(E-μ)/kT</sup> + 1)</div>donde μ es el potencial químico o energía del nivel para el cual P = 1/2. La forma de la distribución de Fermi-Dirac se muestra en la Figura 7. Cuando la banda no está completamente ocupada los electrones que se encuentran próximos al nivel de Fermi pueden, fácilmente, promocionarse a niveles vacíos que se encuentran inmediatamente por encima de éste. Como resultado, los electrones gozan de movilidad y pueden moverse libremente a través del sólido. Este fenómeno origina que la sustancia sea un buen conductor eléctrico. Como se ha visto, en un metal la conductividad eléctrica disminuye con la temperatura; este hecho se debe a las interferencias (los electrones se pueden describir como ondas) que se producen entre los electrones que se mueven por el sólido y las vibraciones de la red cristalinas, provocadas por el movimiento de los átomos, vibraciones que aumentan al hacerlo la temperatura. <br />
<h2>La densidad de estados.</h2>El número de niveles de energía con un determinado valor de energía se conoce como la densidad de estados, N(E) o ρ. Es posible representar la variación de energía de una banda en función de la densidad de estados, tal como aparece en la Figura 8 para las bandas s y p. La densidad de estados no es uniforme a lo largo de toda la banda debido a que los niveles de energía se empaquetan más a unos determinados valores de energía que a otros. Este hecho produce que la banda s, por ejemplo, presente la mayor densidad de estados en el centro y la menor densidad de estados en los extremos de la banda. La razón de este comportamiento está en la forma de las combinaciones lineales que originan los orbitales moleculares que constituyen la banda s. Existe una única combinación lineal que conduce al orbital molecular más enlazante (el límite inferior de la banda)y otra que conduce al más antienlazante (el límite energético superior de la banda). Sin embargo hay varias combinaciones posibles, degeneradas en energía, que dan lugar a los orbitales moleculares que forman la parte central de la banda s. <br />
<div align="center"><img alt="Densidad de estados típica de un metal y semimetal" height="282" src="http://www.textoscientificos.com/imagenes/quimica/densidad-metal.gif" width="500" /><br />
<small>Figura 8. Densidad de estados típica de un metal (izquierda) y de un semimetal (derecha).</small></div>Entre dos bandas separadas por un espaciamiento energético, la densidad de estados en el mismo es cero, pues no hay niveles energéticos en dicha separación. En algunos casos especiales puede ocurrir que la separación entre la banda de valencia y la de conducción sea nula, aunque la densidad de estados en el punto de conjunción de ambas bandas sea cero. Esta es la estructura de bandas típica de un semimetal. Sólo algunos electrones pueden pasar de la banda llena a la banda vacía de forma que estos materiales poseen conductividades eléctricas bajas. Un ejemplo importante de semimetal es el grafito.<br />
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<br />
<span class="Apple-style-span" style="font-family: Arial; font-size: 48px; line-height: 55px;"><span class="Apple-style-span" style="font-family: 'Times New Roman'; font-size: 16px; line-height: normal;">Nombre: Luiggi D. Escalante Sarmiento<br />
CI. 18.878.611<br />
Materia: EES</span></span><br />
<span class="Apple-style-span" style="font-family: Arial; font-size: 48px; line-height: 55px;"><span class="Apple-style-span" style="font-family: 'Times New Roman'; font-size: 16px; line-height: normal;">Fuente: http://www.textoscientificos.com/quimica/inorganica/enlace-metales/teoria-bandas<br />
</span></span><br />
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<hr /><a href="http://www.blogger.com/post-edit.g?blogID=1627095826387552932&postID=4639972912773917657" target="_new"></a>Tecnología en Telecomunicaciones - conocimientos.com.vehttp://www.blogger.com/profile/13517798918797491823noreply@blogger.com1tag:blogger.com,1999:blog-1627095826387552932.post-72864221424271331162010-03-21T23:14:00.002-04:302010-03-24T11:06:08.336-04:30LA LUZ, SU PROPAGACION, DISTRIBUCION Y APLICACIONES<div class="post-body entry-content"><div align="center" class="MsoNormal" style="line-height: 150%; text-align: center;"><st1:personname productid="LA LUZ" w:st="on"><b><span style="color: #003366; font-size: 11pt; line-height: 150%;">LA LUZ</span></b></st1:personname><b><span style="color: #003366; font-size: 11pt; line-height: 150%;">, SU PROPAGACION, DISTRIBUCION Y APLICACIONES</span></b></div><div align="center" class="MsoNormal" style="line-height: 150%; text-align: center;"><b><span style="color: #003366; font-size: 11pt; line-height: 150%;"><br />
</span></b></div><div class="MsoNormal" style="line-height: 150%;"><br />
</div><div class="MsoNormal" style="line-height: 150%;"><span style="font-size: 10pt; line-height: 150%;">Los físicos de hoy interpretan la luz acudiendo a modelos corpusculares u ondulatorios. Determinadas experiencias con la luz son interpretadas de modo satisfactorio recurriendo a propiedades características de las ondas como la frecuencia, longitud de onda, intensidad, fase, polarización. Otras experiencias solo llegan a ser interpretadas de manera satisfactoria recurriendo a un modelo corpuscular en el cual la luz consta de un flujo de fotones, cada uno de ellos llevando una cierta energía y cantidad de movimiento. El modelo corpúscular se asentó con la obra de Newton a inicios del siglo XVIII. La medición de la velocidad de la luz realizada por Foucault fue un duro golpe para este modelo, a partir del cual se predecía que la luz al propagarse por un material lo haría con una velocidad mayor que la que posee en el vacío. Ya para las primeras décadas del siglo XIX el modelo ondulatorio había tomado fuerza siendo uno de sus principales exponentes el físico francés Augusto Fresnel. Los fundamentos de su formalismo, a pesar de haber sido derivado dentro del contexto erróneo de un supuesto medio etéreo en el cual se propagaba la luz, es la base del análisis de las propiedades ópticas de recubrimientos hoy en día. Este modelo ondulatorio llegó a su punto culminante con el tratado de electricidad y magnetismo por James Clerk Maxwell en 1864. Se podría haber pensado entonces que el modelo corpúscular de la luz había pasado a la historia. Pero no fue así. Hechos experimentales como el efecto fotoeléctrico, por cuya explicación recibió Einstein el premio Nobel en 1905, así como el surgimiento de la física cuántica en las primeras décadas del siglo XX dio paso a la llamada dualidad onda-partícula, ya no solo para la luz sino para todo objeto material. Así es como concebimos la luz hoy en día, dentro de esta dualidad: ciertos fenómenos ópticos pueden ser satisfactoriamente interpretados a la luz de conceptos propios de los fenómenos ondulatorios, otros requieren de una perspectiva en la cual la luz es concebida como un flujo de fotones.</span></div><div class="MsoNormal" style="line-height: 150%;"><br />
</div><div class="MsoNormal" style="line-height: 150%;"><span style="font-size: 10pt; line-height: 150%;">Los fenómenos de reflexión, refracción, propagación en línea recta, y los evidentes colores de los objetos fueron fenómenos que llamaron la atención de griegos como Platón y Aristóteles. No fue posible para ellos llegar a una comprensión cualitativa adecuada acerca de la formación de las imágenes en nuestras retinas debido a la acción de los rayos de luz que ingresan a nuestros ojos. Una más adecuada comprensión del fenómeno de la visión se daría a partir del trabajo de Johannes Kepler en los inicios del renacimiento de la física, allá por el siglo XV. </span></div><div class="MsoNormal" style="line-height: 150%;"><br />
</div><div class="MsoNormal" style="line-height: 150%;"><span style="font-size: 10pt; line-height: 150%;">Nuestro entorno está rodeado de fenómenos ópticos, algunos tan llamativos como la casa de los espejos, otros tan prácticos como el uso de vidrios corrugados que no permiten que los rayos de luz que los atraviesan se propaguen en forma paralela unos respecto a otros, tornándose así borrosa la imagen de los objetos. Cuando la luz incide sobre una superficie muy lisa se refleja especularmente, los espejos de nuestros hogares son buenos ejemplos de reflexión especular. Cuando la superficie se torna rugosa, la luz se refleja no solamente con una componente especular sino que también surge luz reflejada en forma difusa. </span></div><div class="MsoNormal" style="line-height: 150%;"><br />
</div><div class="MsoNormal" style="line-height: 150%;"><span style="font-size: 10pt; line-height: 150%;">En el modelo ondulatorio de la luz, ésta es concebida como la superposición de campos eléctricos y magnéticos autosostenidos que se propagan en forma rectilínea llevando consigo energía. La intensidad de la onda es proporcional a esa energía transportada. Se le asocia a esa onda una frecuencia y una longitud de onda, siendo la luz visible aquella que corresponde a longitudes de onda entre los 400 y 700 nm. Longitudes de onda menores corresponden a la luz ultravioleta, rayos X y rayos gama. Longitudes de onda mayores corresponden a la luz infrarroja, microondas, ondas de televisión y radio.</span></div><div class="MsoNormal" style="line-height: 150%;"><br />
</div><div class="MsoNormal" style="line-height: 150%;"><span style="font-size: 10pt; line-height: 150%;">Fue Newton quien mostró que la luz blanca es una superposición de ondas con diferentes frecuencias, pudiéndose descomponer ésta de forma artificial mediante un prisma. Sus investigaciones en óptica se recopilaron en su obra óptica aparecida en 1704, unos años después de su para entonces famosa obra <i>Los Principia</i>. La naturaleza nos deleita con esa descomposición espectral de la luz blanca al producir un arcoiris. La luz solar es refractada en las gotas de lluvia. Hoy en día asociamos a cada color un índice de refracción, y explicamos el diferente grado de refracción de la luz a través del prisma o de las gotas de agua diciendo que hay una dispersión cromática.</span></div><div class="MsoNormal" style="line-height: 150%;"><br />
</div><div class="MsoNormal" style="line-height: 150%;"><span style="font-size: 10pt; line-height: 150%;">Una de las propiedades de la luz es la interferencia: al hacer incidir sobre una pantalla dos haces de luz habrá regiones de la pantalla en donde las ondas que arriban se suman constructivamente creando una intensidad mayor que la que poseen las ondas incidentes, habrán regiones de la pantalla en las cuales las ondas se suman destructivamente, pudiéndose hasta cancelar su efecto. </span></div><div class="MsoNormal" style="line-height: 150%;"><br />
</div><div class="MsoNormal" style="line-height: 150%;"><span style="font-size: 10pt; line-height: 150%;">El hombre ha sacado mucho provecho de esta propiedad de interferencia al crear dispositivos que consisten de dos o más capas sucesivas de materiales dieléctricos, esto es, materiales que no absorben la luz, de modo que escogiendo apropiadamente los espesores de estos y sus índices de refracción se refuerza el grado en que el dispositivo como un todo refleja o transmite la luz. Ya la naturaleza conocía de antemano este efecto y tanto algunas aves, como mariposas, abejones, y peces han sacado provecho del llamado fenómeno de iridescencia.</span></div><div class="MsoNormal" style="line-height: 150%;"><br />
</div><div class="MsoNormal" style="line-height: 150%;"><span style="font-size: 10pt; line-height: 150%;">En el caso de algunas mariposas, la composición estructural de sus alas se asemeja a una estructura laminar con sucesivas capas de material orgánico y aire, lo que explica la interferencia constructiva que se da para ciertas longitudes de onda y ángulos de visión. Los banqueros han sabido sacar provecho de este efecto para proteger sus intereses, mientras que otros se han interesado más en creas materiales antireflectantes: recubrimientos que garantizan un mejor aprovechamiento de la energía electromagnética que incide sobre un medio ya de por sí transparente. Un vidrio corriente refleja cerca del 5% de la luz que incide normalmente sobre él, al recubrirlo con un material también transparente, cuyo índice de refracción se escoge de modo que haya interferencia destructiva entre los rayos de luz reflejados, la reflexión resultante puede bajarse hasta cerca de un 1%.</span></div><div class="MsoNormal" style="line-height: 150%;"><br />
</div><div class="MsoNormal" style="line-height: 150%;"><span style="font-size: 10pt; line-height: 150%;">Otro de los efectos ópticos que la humanidad ha sabido sacar provecho es la reflexión total interna. Cuando la luz viaja de un medio ópticamente más denso hacia uno menos denso, existe un ángulo crítico más allá del cual la luz es por completo reflejada hacia el mismo medio de propagación inicial, no hay luz transmitida hacia el medio menos denso. Las fibras ópticas utilizadas hoy en día en telecomunicaciones y en medicina (para cirugías láser y endoscopías) son reflejos del buen aprovechamiento de este fenómeno de reflexión total interna.</span></div><div class="MsoNormal" style="line-height: 150%;"><br />
</div><div class="MsoNormal" style="line-height: 150%;"><span style="font-size: 10pt; line-height: 150%;">Otra de las propiedades de la luz es su polarización, la cual es determinada por la forma en que el campo eléctrico oscila, pudiendo hacerlo en un plano vertical, uno horizontal, o en forma más complicada. En todo caso, mediante polarizadores podemos suprimir algunas de las componentes de esa polarización reduciendo así la intensidad de la luz. Vidrios polarizados para automóviles y anteojos polarizados para protección de la luz solar son ejemplos del uso de recubrimientos que suprimen parte del grado de polarización de la luz.</span></div><div class="MsoNormal" style="line-height: 150%;"><br />
</div><div class="MsoNormal" style="line-height: 150%;"><span style="font-size: 10pt; line-height: 150%;">Y la óptica no deja de sorprender a los físicos. Nuevas aplicaciones se siguen desarrollando, nuevos materiales que responden de manera intrigante a la luz que se les hace incidir, hasta índices de refracción negativos se reportan en la literatura reciente. </span></div><div class="MsoNormal" style="line-height: 150%;"><br />
</div><div class="MsoNormal" style="line-height: 150%;"><span style="font-size: 10pt; line-height: 150%;">Los cristales electrónicos, aquellos en los cuales los electrones se encuentran con un medio cristalino consistente de núcleos iónicos ordenados, geométricamente dispuestos de forma que su interacción con ellos determina la existencia de bandas de energía que le son prohibidas a estos electrones, han sido la base de la revolución electrónica de la segunda mitad del siglo XX. Y de nuevo mirando a la naturaleza, a sus ópalos, el hombre se ha dado cuenta de que es posible imitar a los cristales electrónicos para obtener cristales fotónicos: arreglos periódicos de diminutas esferas hace que los fotones al propagarse a través de este tipo de material tengan bandas de frecuencia o energía que le son prohibidas. </span></div><div class="MsoNormal" style="line-height: 150%;"><br />
</div><div class="MsoNormal" style="line-height: 150%;"><span style="font-size: 10pt; line-height: 150%;">Allá por 1926, Einstein y Heisenberg tuvieron un encuentro no muy amistoso en <st1:personname productid="la Universidad" w:st="on">la Universidad</st1:personname> de Berlín, luego de un seminario dado por Heisenberg en el cual expuso su formulación de la mecánica cuántica. "Dios no juega a los dados" le dijo Einstein a Heisenberg, aludiendo a su no aceptación de la interpretación probabilística subyacente en el formalismo de la nueva física cuántica. La argumentación de Heisenberg a la obstinada posición de Einstein resaltaba el hecho de que aún al hablar de física cuántica recurrimos al lenguaje de la física clásica para poder entendernos, al menos parcialmente. Algo semejante nos sucede hoy en día con la luz, todavía no la terminamos de comprender bien, pero es a través de ella, actuando sobre nuestros ojos, que adquirimos mayor noción de un entorno que sabemos no necesariamente lo podemos interpretar a la luz de la física clásica. Pudiendo mediar dispositivos receptores y amplificadores de señales eléctricas, y tratamiento de imágenes, lo cierto es que es la luz quien al final nos develará una imagen susceptible de analizar.</span></div><div class="MsoNormal" style="line-height: 150%;"><br />
</div><div class="MsoNormal" style="line-height: 150%;"><span style="font-size: 10pt; line-height: 150%;">Es por medio de ella que se ha hecho realidad aquellos que para los griegos del siglo IV antes de Cristo era una utopía: ver los átomos, ver la superficie de un grano de sal a nivel atómico, percatarnos de la ausencia de un átomo que debiera estar ahí. Es a través de la luz que podemos ver la rugosidad de superficies que en primera instancia nos parecerían lisas, es la luz la que nos trae la imagen de diminutas bacterias en la punta de una aguja, la que nos hace ver distantes objetos que forman parte del Universo, aún aquellos ubicados a miles de millones de años luz. No basta conocer solo el origen de esa luz, cuáles son sus fuentes, es necesario tomar en consideración cómo se modifica hasta llegar a nosotros, el polvo galáctico puede desviar nuestra atención.</span></div><div class="MsoNormal" style="line-height: 150%;"><br />
</div><div class="MsoNormal" style="line-height: 150%;"><span style="font-size: 10pt; line-height: 150%;">También la luz se ha visto envuelta en otros escándalos: los recientemente desarrollados métodos de enfriamiento mediante luz láser. Temperaturas de hasta 10-9 K han podido ser obtenidas favoreciéndose así la formación de los llamados condensados de Bose-Einstein.</span></div><div class="MsoNormal" style="line-height: 150%;"><br />
</div><div class="MsoNormal" style="line-height: 150%;"><span style="font-size: 10pt; line-height: 150%;">Mucho se ha avanzado desde <st1:personname productid="la Optica" w:st="on">la Optica</st1:personname> newtoniana, pasando por la creación del transistor y su acelerada miniaturización, pero algunos vislumbran este siglo XXI que recién iniciamos como el siglo de los circuitos fotónicos. <br />
</span></div><div class="MsoNormal" style="line-height: 150%;"><br />
<span style="font-size: 10pt; line-height: 150%;"></span></div><div class="MsoNormal" style="line-height: 150%;"><span class="Apple-style-span" style="font-family: Arial; font-size: 48px; line-height: 55px;"><span class="Apple-style-span" style="font-family: 'Times New Roman'; font-size: 16px; line-height: normal;">Nombre: Luiggi D. Escalante Sarmiento<br />
CI. 18.878.611<br />
Materia: EES</span></span></div><div class="MsoNormal" style="line-height: 150%;"><span class="Apple-style-span" style="font-family: Arial; font-size: 48px; line-height: 55px;"><span class="Apple-style-span" style="font-family: 'Times New Roman'; font-size: 16px; line-height: normal;">Fuente: http://www.conicit.go.cr/documentos/documentos/listadocs/la_luz.html<br />
</span></span></div><br />
<hr /></div><div class="post-footer"><div class="post-footer-line post-footer-line-1"><span class="post-author vcard"> Publicado por <span class="fn">Estudiantes - conocimientos.com.ve</span> </span> <span class="post-timestamp"> en <a class="timestamp-link" href="http://conocimientoselectronicbands.blogspot.com/2010/03/la-luz-su-propagacion-distribucion-y.html" rel="bookmark" title="permanent link"><abbr class="published" title="2010-03-21T20:30:00-07:00">20:30</abbr></a> </span> <span class="post-comment-link"> <a class="comment-link" href="http://conocimientoselectronicbands.blogspot.com/2010/03/la-luz-su-propagacion-distribucion-y.html#comments" onclick="">0 comentarios</a> </span> <span class="post-icons"> <span class="item-action"> <a href="http://www.blogger.com/email-post.g?blogID=1627095826387552932&postID=7714172375702359360" title="Enviar entrada por correo electrónico"> <img alt="" class="icon-action" height="13" src="http://www.blogger.com/img/icon18_email.gif" width="18" /> </a> </span> <span class="item-control blog-admin pid-780123953"> <a href="http://www.blogger.com/post-edit.g?blogID=1627095826387552932&postID=7714172375702359360" title="Editar entrada"> <img alt="" class="icon-action" height="18" src="http://www.blogger.com/img/icon18_edit_allbkg.gif" width="18" /> </a> </span> </span> </div><div class="post-footer-line post-footer-line-2"><span class="post-labels"> </span> </div></div><div class="inline-ad"><script type="text/javascript">
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</script><ins style="border: medium none; display: inline-table; height: 60px; margin: 0pt; padding: 0pt; position: relative; visibility: visible; width: 234px;"></ins><br />
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</div><a href="" name="2499085424516241950"></a> <br />
<h3 class="post-title entry-title"><a href="http://conocimientoselectronicbands.blogspot.com/2010/03/la-energia-nuclear.html">La energía Nuclear</a> </h3><div class="post-header"></div>La energía es la capacidad que poseen los cuerpos para producir <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos34/el-trabajo/el-trabajo.shtml" id="autolink">Trabajo</a>, es decir la cantidad de energía que contienen los cuerpos se mide por <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos/fintrabajo/fintrabajo.shtml" id="autolink">el trabajo</a> que son capaces de realizar<br />
La energía nuclear es aquella que se libera como resultado de una reacción nuclear. Se puede obtener por el <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos14/administ-procesos/administ-procesos.shtml#PROCE" id="autolink">proceso</a> de Fisión Nuclear (división de núcleos atómicos pesados) o bien por <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos54/modelo-acuerdo-fusion/modelo-acuerdo-fusion.shtml" id="autolink">Fusión</a> Nuclear (unión de núcleos atómicos muy livianos). En las reacciones nucleares se libera una gran cantidad de energía debido a que parte de la masa de las partículas involucradas en el proceso, se transforma directamente en energía. Lo anterior se puede explicar basándose en la relación Masa-Energía <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos12/elproduc/elproduc.shtml" id="autolink">producto</a> de la genialidad del gran físico Albert Einstein.<br />
Para conocer que es la energía nuclear primero debemos conocer que es, como se transforma, y obtiene la energía, y los diferentes tipos de energía. De igual forma se debe tener un <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos/epistemologia2/epistemologia2.shtml" id="autolink">conocimiento</a> claro de los conceptos básicos utilizados en la <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/Fisica/index.shtml" id="autolink">física</a> nuclear.<br />
Los primeros pasos que dio <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos15/fundamento-ontologico/fundamento-ontologico.shtml" id="autolink">el hombre</a> para la obtención y transformación de esta <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos901/debate-multicultural-etnia-clase-nacion/debate-multicultural-etnia-clase-nacion.shtml" id="autolink">clase</a> de energía, data de los años 1930-1945, cuando se obtuvo en forma artificial y controlada esta forma de energía, para la <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos35/materiales-construccion/materiales-construccion.shtml" id="autolink">construcción</a> de la primera bomba atómica. Desde entonces se han realizado adelantos he <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos11/norma/norma.shtml" id="autolink">investigaciones</a> en este campo para su aplicación para el beneficio de la humanidad.<br />
<ol start="2" type="I"><li><b>ENERGIA</b></li>
</ol>La Energía es un <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos10/teca/teca.shtml" id="autolink">concepto</a> esencial de las <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos11/concient/concient.shtml" id="autolink">ciencias</a>. Desde un punto de vista material complejo de definir. La más básica de sus definiciones indica que se trata de la capacidad que poseen los cuerpos para producir Trabajo, es decir la cantidad de energía que contienen los cuerpos se mide por el trabajo que son capaces de realizar.<br />
La realidad del mundo físico demuestra que la energía, siendo única, puede presentarse bajo diversas Formas capaces de Transformarse unas a otras.<br />
<ul><li>Formas de Energía</li>
</ul>Algunas formas básicas de energía son:<br />
<ul><li>Energía <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos12/moviunid/moviunid.shtml" id="autolink">Mecánica</a>.</li>
</ul>Por ejemplo, aquella que poseen los cuerpos en <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos15/kinesiologia-biomecanica/kinesiologia-biomecanica.shtml" id="autolink">movimiento</a>, o bien la <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos901/interaccion-comunicacion-exploracion-teorica-conceptual/interaccion-comunicacion-exploracion-teorica-conceptual.shtml" id="autolink">interacción</a> gravitatoria entre <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos15/origen-tierra/origen-tierra.shtml" id="autolink">la Tierra</a> y la Luna.<br />
<ul><li>Energía Electromagnética.</li>
</ul>Generada por Campos Electrostáticos, Campos Magnéticos o bien por Corrientes Eléctricas.<br />
<ul><li>Energía Térmica.</li>
</ul>Energía interna de los cuerpos que se manifiesta externamente en forma de <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos15/transf-calor/transf-calor.shtml" id="autolink">Calor</a>.<br />
<ul><li>Energía <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/Quimica/index.shtml" id="autolink">Química</a>.</li>
</ul>Energía que poseen los compuestos. Se pone de manifiesto por el proceso de conversión generado en una reacción química.<br />
<ul><li>Energía Metabólica.</li>
</ul>Es la generada por los organismos vivos gracias a <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos14/administ-procesos/administ-procesos.shtml#PROCE" id="autolink">procesos</a> químicos de oxidación como producto de los <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos7/alim/alim.shtml" id="autolink">alimentos</a> que ingieren.<br />
<ul><li>Fuentes y transformaciones de energía</li>
</ul>Las <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos10/formulac/formulac.shtml#FUNC" id="autolink">fuentes</a> de energía se pueden clasificar en:<br />
<ol><li>Fuentes de energía renovables</li>
</ol>Las energías renovables son aquellas que llegan en forma contínua a la <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos11/tierreco/tierreco.shtml" id="autolink">Tierra</a> y que a escalas de <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos901/evolucion-historica-concepciones-tiempo/evolucion-historica-concepciones-tiempo.shtml" id="autolink">tiempo</a> real parecen ser inagotables.<br />
Son fuentes de energía renovable:<br />
<ul><li>Energía Hidráulica</li>
</ul>Es aquella energía obtenida principalmente de las corrientes de <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos14/problemadelagua/problemadelagua.shtml" id="autolink">agua</a> de los ríos. <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos14/problemadelagua/problemadelagua.shtml" id="autolink">El agua</a> de un río se almacena en grandes embalses artificiales que se ubican a gran altura respecto de un nivel de referencia. El agua adquiere una importante cantidad de energía potencial (aquella que poseen los cuerpos que se encuentran a cierta altura respecto de un nivel de referencia). Posteriormente, el agua se deja caer por medio de ductos hasta el nivel de referencia, por lo tanto toda su energía potencial se forma en energía cinética (aquella que posee un cuerpo gracias a su <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos12/elorigest/elorigest.shtml" id="autolink">estado</a> de movimiento). La energía cinética de las caídas de agua se aprovecha, por ejemplo, para mover turbinas generadoras de <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos10/nofu/nofu.shtml" id="autolink">electricidad</a>, tal es el principio de las Centrales Hidroeléctricas.<br />
<ul><li>Energía Solar</li>
</ul><div align="center"><img height="251" src="http://www.monografias.com/trabajos/enuclear/Image850.gif" width="258" /></div>Es la energía que llega a la Tierra proveniente de la estrella más cercana a nuestro planeta: <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos12/sol/sol.shtml#sol" id="autolink">El Sol</a>. Esta energía abarca un amplio espectro de <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos/enuclear/enuclear.shtml" id="autolink">Radiación</a> Electromagnética, donde la <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos5/natlu/natlu.shtml" id="autolink">luz</a> solar es la parte visible de tal espectro. La energía solar es generada por la llamada Fusión Nuclear que es la fuente de vida de todas las estrellas del <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos7/creun/creun.shtml" id="autolink">Universo</a>.<br />
El <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos15/fundamento-ontologico/fundamento-ontologico.shtml" id="autolink">hombre</a> puede transformar la energía solar en energía térmica o eléctrica. En el primer caso la energía solar es aprovechada para elevar la <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos/termodinamica/termodinamica.shtml" id="autolink">temperatura</a> de un fluido, como por ejemplo el agua, y en el segundo caso la energía luminosa del sol transportada por sus fotones de luz incide sobre la superficie de un material semiconductor (ej.: el silicio), produciendo el movimiento de ciertos electrones que componen la <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos15/todorov/todorov.shtml#INTRO" id="autolink">estructura</a> atómica del material. Un movimiento de electrones produce una <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos11/coele/coele.shtml" id="autolink">corriente eléctrica</a> que se puede utilizar como fuente de energía de componentes eléctricos o bien electrónicos. Es el caso del principio de funcionamiento de las calculadoras solares.<br />
<ul><li>Energía Eólica</li>
</ul>Esta energía es producida por los vientos generados en la <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos/atm/atm.shtml" id="autolink">atm</a>ósfera terrestre. Se puede transformar en energía eléctrica mediante el uso de turbinas eólicas que basan su funcionamiento en el giro de aspas movidas por los vientos. Bajo el mismo principio se puede utilizar como mecanismo de extracción de aguas subterráneas o de ciertos tipos de molinos para la <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/Agricultura_y_Ganaderia/index.shtml" id="autolink">agricultura</a>.<br />
Al igual que la energía solar se trata de un tipo de energía limpia, la cual sin embargo presenta dificultades, pues no existen en la <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos36/naturaleza/naturaleza.shtml" id="autolink">naturaleza</a> flujos de <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos/aire/aire.shtml" id="autolink">aire</a> constantes en el tiempo, más bien son dispersos e intermitentes.<br />
Este tipo de energía puede ser de gran <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos4/costo/costo.shtml" id="autolink">utilidad</a> en regiones aisladas y de difícil acceso y que tienen necesidades de energía eléctrica, y cuyos vientos son apreciables en el transcurso del año.<br />
<div align="right"><img height="318" src="http://www.monografias.com/trabajos/enuclear/Image851.gif" width="472" /></div><ul><li>Biomasa</li>
</ul>Esta energía se obtiene de ciertos compuestos orgánicos que se han producido en el tiempo por procesos naturales, es decir, producto de transformaciones químicas y biológicas sobre algunas especies vegetales o bien sobre ciertos <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos14/propiedadmateriales/propiedadmateriales.shtml" id="autolink">materiales</a>. Un ejemplo de tal proceso lo constituyen los residuos forestales, los residuos de la agricultura y los residuos domésticos. Estos residuos se transforman con posterioridad en combustibles. En el caso de los residuos domésticos es necesario como paso previo a la obtención de energía, un <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos7/plane/plane.shtml" id="autolink">plan</a> amplio para la adecuada clasificación de las basuras y su posterior <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos11/recibas/recibas.shtml" id="autolink">reciclaje</a>.<br />
<ul><li>Energía Mareomotriz</li>
</ul><div align="center"><img height="162" src="http://www.monografias.com/trabajos/enuclear/Image852.gif" width="240" /></div>Es la energía obtenida del movimiento de las mareas y las olas del mar. El Movimiento de mareas es generado por la interacción gravitatoria entre la Tierra y la Luna. Tal movimiento se utiliza para traspasar energía cinética a generadores de electricidad.<br />
La gran dificultad para la obtención de este tipo de energía es por una parte su alto <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos7/coad/coad.shtml#costo" id="autolink">costo</a> y el establecimiento de un lugar apto geográficamente para confinar grandes masas de agua en recintos naturales.<br />
<ol><li>Fuentes de energía no renovables</li>
</ol>Son fuentes de energía no renovables aquellas que se encuentran en forma limitada en nuestro planeta y se agotan a medida que se les consume.<br />
Son fuentes de energía no renovables:<br />
<ul><li>El Carbón</li>
<li>El Petróleo</li>
<li>El <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos10/gase/gase.shtml" id="autolink">Gas</a> Natural</li>
<li>La Energía Geotérmica</li>
<li>La Energía Nuclear (Esta forma de energía será explicada en el Capitulo <b>III ENERGIA NUCLEAR</b>)</li>
<li>El Carbón</li>
</ul>Es un combustible fósil, formado por la acumulación de vegetales durante el Periodo Carbonífero de la era Primaria de nuestro planeta. Estos vegetales a lo largo del tiempo han sufrido el encierro en el subsuelo terrestre, experimentando cambios de <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos11/presi/presi.shtml" id="autolink">presión</a> y temperatura lo que ha posibilitado la <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos35/categoria-accion/categoria-accion.shtml" id="autolink">acción</a> de reacciones químicas que los han transformado en variados tipos de carbón mineral.<br />
<ul><li>El Petróleo</li>
</ul>Es un <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos35/obtencion-aceite/obtencion-aceite.shtml" id="autolink">aceite</a> natural de origen mineral constituido por una mezcla de <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos10/petro/petro.shtml#hidro" id="autolink">hidrocarburos</a>. Estos hidrocarburos se producen por antiguos restos de organismos vegetales, organismos acuáticos y organismos vivos depositados en las profundidades de la corteza terrestre en forma de sedimentos.<br />
<ul><li>El Gas Natural</li>
</ul>Es una mezcla de <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos13/termodi/termodi.shtml#teo" id="autolink">gases</a> combustibles depositados en forma natural en el subsuelo de la Tierra y que poseen un gran <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos35/el-poder/el-poder.shtml" id="autolink">poder</a> calorífico. En ocasiones los yacimientos de <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos10/gase/gase.shtml" id="autolink">gas natural</a> se encuentran acompañados por yacimientos de <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos10/petro/petro.shtml#pe" id="autolink">petróleo</a>.<br />
El principal componente del gas natural es el <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos36/metano/metano.shtml" id="autolink">metano</a> y en menor proporción los gases de etano, propano y butano.<br />
<ul><li>Energía Geotérmica</li>
</ul>Energía contenida también en el interior de la Tierra en forma de gases. Al ser extraída se presenta en forma de gases de alta temperatura (fumarolas), en forma de vapor y agua hirviendo (geyser) y en forma de agua caliente (fuentes termales).<br />
<ol start="2" type="I"><li><b>Energia Nuclear</b></li>
</ol>La energía nuclear es aquella que se libera como resultado de una reacción nuclear. Se puede obtener por el proceso de Fisión Nuclear (división de núcleos atómicos pesados) o bien por Fusión Nuclear (unión de núcleos atómicos muy livianos). En las reacciones nucleares se libera una gran cantidad de energía debido a que parte de la masa de las partículas involucradas en el proceso, se transforma directamente en energía. Lo anterior se puede explicar basándose en la relación Masa-Energía producto de la genialidad del gran físico Albert Einstein.<br />
Con relación a la liberación de energía, una reacción nuclear es un millar de veces más energética que una reacción química, por ejemplo la generada por la <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos14/impacto-ambiental/impacto-ambiental.shtml" id="autolink">combustión</a> del combustible fósil del metano.<br />
ELEMENTOS DE FISICA NUCLEAR<br />
<ul><li>Un Poco de Historia</li>
</ul>Cinco siglos antes de Cristo, los <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos2/sintefilos/sintefilos.shtml" id="autolink">filósofos</a> griegos se preguntaban si la <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos10/lamateri/lamateri.shtml" id="autolink">materia</a> podía ser dividida indefinidamente o si llegaría a un punto que tales partículas fueran indivisibles. Es así, como Demócrito formula la <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos4/epistemologia/epistemologia.shtml" id="autolink">teoría</a> de que la materia se compone de partículas indivisibles, a las que llamó átomos (del griego átomos, indivisible).<br />
En 1803 el químico <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos16/manual-ingles/manual-ingles.shtml" id="autolink">inglés</a> John Dalton propone una nueva teoría sobre la <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos12/consti/consti.shtml" id="autolink">constitución</a> de la materia. Según Dalton toda la materia se podía dividir en dos grandes <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos11/grupo/grupo.shtml" id="autolink">grupos</a>: los elementos y los compuestos. Los elementos estarían constituidos por unidades fundamentales, que en honor a Demócrito, Dalton denominó átomos. Los compuestos se constituirían de moléculas, cuya estructura viene dada por la unión de átomos en proporciones definidas y constantes. La teoría de Dalton seguía considerando el hecho de que los átomos eran partículas indivisibles.<br />
Hacia finales del siglo XIX, se descubrió que los átomos no son indivisibles, pues se componen de varios tipos de partículas elementales. La primera en ser descubierta fue el electrón en el año 1897 por el investigador Sir Joseph Thomson, quién recibió el Premio Nobel de Física en 1906. Posteriormente, Hantaro Nagaoka (1865-1950) durante sus trabajos realizados en Tokio, propone su teoría según la cual los electrones girarían en órbitas alrededor de un cuerpo central cargado positivamente, al igual que los <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos/sistsolar/sistsolar.shtml" id="autolink">planetas</a> alrededor del Sol. Hoy día sabemos que la carga positiva del <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos/atomo/atomo.shtml" id="autolink">átomo</a> se concentra en un denso núcleo muy pequeño, en cuyo alrededor giran los electrones.<br />
El núcleo del átomo se descubre gracias a los trabajos realizados en la <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos13/admuniv/admuniv.shtml" id="autolink">Universidad</a> de Manchester, bajo la <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos15/direccion/direccion.shtml" id="autolink">dirección</a> de Ernest Rutherford entre los años 1909 a 1911. El experimento utilizado consistía en dirigir un haz de partículas de cierta energía contra una plancha metálica delgada, de las probabilidades que tal barrera desviara la trayectoria de las partículas, se dedujo la <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos11/travent/travent.shtml" id="autolink">distribución</a> de la carga eléctrica al interior de los átomos.<br />
<ul><li>Constitución del Atomo y <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos/adolmodin/adolmodin.shtml" id="autolink">Modelos</a> Atómicos</li>
</ul>La <a class="autolink" href="http://monografias.com/trabajos10/anali/anali.shtml" id="autolink">descripción</a> básica de la constitución atómica, reconoce la existencia de partículas con carga eléctrica negativa, llamados electrones, los cuales giran en diversas órbitas (niveles de energía) alrededor de un núcleo central con carga eléctrica positiva. El átomo en su conjunto y sin la presencia de perturbaciones externas es eléctricamente neutro.<br />
El núcleo lo componen los protones con carga eléctrica positiva, y los neutrones que no poseen carga eléctrica.<br />
El tamaño de los núcleos atómicos para los diversos elementos están comprendidos entre una cienmilésima y una diezmilésima del tamaño del átomo.<br />
La cantidad de protones y de electrones presentes en cada átomo es la misma. Esta cantidad recibe el nombre de número atómico, y se designa por la letra "Z". A la cantidad total de protones más neutrones presentes en un núcleo atómico se le llama número másico y se designa por la letra "A".<br />
Si designamos por "X" a un elemento químico cualquiera, su número atómico y másico se representa por la siguiente simbología:<br />
ZXA<br />
Por ejemplo, para el <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos34/hidrogeno/hidrogeno.shtml" id="autolink">Hidrogeno</a> tenemos: 1H1.<br />
Si bien, todas las características anteriores de la constitución atómica, hoy en día son bastante conocidas y aceptadas, a través de la <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/Historia/index.shtml" id="autolink">historia</a> han surgido diversos modelos que han intentado dar respuesta sobre la estructura del átomo. Algunos de tales modelos son los siguientes:<br />
<ol type="a"><li style="display: inline; list-style-image: none; list-style-position: outside; list-style-type: none;"> Thomson sugiere un <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos/adolmodin/adolmodin.shtml" id="autolink">modelo</a> atómico que tomaba en cuenta la existencia del electrón, descubierto por él en 1897. Su modelo era estático, pues suponía que los electrones estaban en reposo dentro del átomo y que el conjunto era eléctricamente neutro. Con este modelo se podían explicar una gran cantidad de fenómenos atómicos conocidos hasta la fecha. Posteriormente, el descubrimiento de nuevas partículas y los <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos10/cuasi/cuasi.shtml" id="autolink">experimentos</a> llevado a cabo por Rutherford demostraron la inexactitud de tales ideas.<br />
</li>
<li> El Modelo de Thomson Basado en los resultados de su trabajo que demostró la existencia del núcleo atómico, Rutherford sostiene que casi la totalidad de la masa del átomo se concentra en un núcleo central muy diminuto de carga eléctrica positiva. Los electrones giran alrededor del núcleo describiendo órbitas circulares. Estos poseen una masa muy ínfima y tienen carga eléctrica negativa. La carga eléctrica del núcleo y de los electrones se neutralizan entre sí, provocando que el átomo sea eléctricamente neutro.<br />
El modelo de Rutherford tuvo que ser abandonado, pues el movimiento de los electrones suponía una pérdida continua de energía, por lo tanto, el electrón terminaría describiendo órbitas en espiral, precipitándose finalmente hacia el núcleo. Sin embargo, este modelo sirvió de base para el modelo propuesto por su discípulo Neils Bohr, marcando el inicio del estudio del núcleo atómico, por lo que a Rutherford se le conoce como el padre de la era nuclear.<br />
</li>
<li> El Modelo de Rutherford El físico danés <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos36/modelo-atomico-bohr/modelo-atomico-bohr.shtml" id="autolink">Niels Bohr</a> (Premio Nobel de Física 1922), postula que los electrones giran a grandes velocidades alrededor del núcleo atómico. Los electrones se disponen en diversas órbitas circulares, las cuales determinan diferentes niveles de energía. El electrón puede acceder a un nivel de energía superior, para lo cual necesita "absorber" energía. Para volver a su nivel de energía original es necesario que el electrón emita la energía absorbida (por ejemplo en forma de radiación). Este modelo, si bien se ha perfeccionado con el tiempo, ha servido de base a la moderna física nuclear.<br />
</li>
<li>El Modelo de Bohr</li>
<li>Modelo Mecano - Cuántico</li>
</ol>Se inicia con los estudios del físico francés Luis De Broglie, quién recibió el Premio Nobel de Física en 1929. Según De Broglie, una partícula con cierta cantidad de movimiento se comporta como una onda. En tal sentido, el electrón tiene un <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos16/comportamiento-humano/comportamiento-humano.shtml" id="autolink">comportamiento</a> dual de onda y corpúsculo, pues tiene masa y se mueve a velocidades elevadas. Al comportarse el electrón como una onda, es difícil conocer en forma simultánea su posición exacta y su <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos13/cinemat/cinemat2.shtml#TEORICO" id="autolink">velocidad</a>, por lo tanto, sólo existe la <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos54/resumen-estadistica/resumen-estadistica.shtml" id="autolink">probabilidad</a> de encontrar un electrón en cierto momento y en una región dada en el átomo, denominando a tales regiones como niveles de energía. La idea principal del postulado se conoce con el nombre de Principio de Incertidumbre de Heisenberg.<br />
<ul><li>Radiactividad</li>
</ul><ol type="a"><li style="display: inline; list-style-image: none; list-style-position: outside; list-style-type: none;"> En Febrero de 1896, el físico francés Henri Becquerel investigando con cuerpos fluorescentes (entre ellos el Sulfato de Uranio y el Potasio), halló una nueva <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos16/romano-limitaciones/romano-limitaciones.shtml" id="autolink">propiedad</a> de la materia a la que posteriormente Marie Curie llamó "Radiactividad". Se descubre que ciertos elementos tenían la propiedad de emitir radiaciones semejantes a los <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos11/gamma/gamma.shtml" id="autolink">rayos X</a> en forma espontánea. Tal radiación era penetrante y provenía del cristal de Uranio sobre el cual se investigaba.<br />
Marie y Pierre Curie al proseguir los estudios encontraron fuentes de radiación natural bastante más poderosas que el Uranio original, entre estos el Polonio y el <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos13/radio/radio.shtml" id="autolink">Radio</a>.<br />
La radiactividad del elemento no dependía de la naturaleza física o química de los átomos que lo componen, sino que era una propiedad radicada en el interior mismo del átomo.<br />
Hoy en día se conocen más de 40 elementos radiactivos naturales, que corresponden a los elementos más pesados. Por arriba del número atómico 83, todos los núcleos naturales son radiactivos.<br />
Desintegraciones Alfa, Beta, Gamma.<br />
La radiactividad es un fenómeno que se origina exclusivamente en el núcleo de los átomos radiactivos. La causa que los origina probablemente se debe a la variación en la cantidad de partículas que se encuentran en el núcleo.<br />
Cuando el núcleo atómico es inestable a causa del gran número de protones que posee (ocurre en los elementos más pesados, es decir con Z = 83 o superior), la estabilidad es alcanzada, con frecuencia, emitiendo una partícula alfa, es decir, un núcleo de Helio (2He4) formado por dos protones y dos neutrones.<br />
Cuando la relación de neutrones/protones en un núcleo atómico es elevada, el núcleo se estabiliza emitiendo un neutrón, o bien como ocurre con frecuencia, emitiendo una partícula beta, es decir, un electrón.<br />
Cuando la relación de neutrones/protones es muy pequeña, debe ocurrir una disminución en el número de protones o aumentar el número de neutrones para lograr la estabilidad del núcleo. Esto ocurre con la emisión de un electrón positivo o positrón, o bien absorbiendo el núcleo un electrón orbital.<br />
Los rayos gamma son <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos5/elso/elso.shtml#ondas" id="autolink">ondas</a> electromagnéticas de gran energía, muy parecidos a los rayos X, y en ciertas ocasiones se presentan cuando ocurre una desintegración de partículas beta, o bien una emisión de positrones. Por lo tanto, la radiación gamma no posee carga eléctrica y su naturaleza ondulatoria permite describir su energía en relación a su frecuencia de emisión.<br />
</li>
<li>Radiactividad Natural</li>
<li>Radiactividad Artificial</li>
</ol>Al bombardear diversos núcleos atómicos con partículas alfa de gran energía, se pueden transformar en un núcleo diferente, por lo tanto, se transforma en un elemento que no existe en la naturaleza. Los esposos Irene Curie y Frédé<a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos56/teoria-ric/teoria-ric.shtml" id="autolink">ric</a> Joliot, experimentando con tales procesos descubren la radiactividad artificial, pues se percatan que al bombardear ciertos núcleos con partículas procedentes de fuentes radiactivas estos se vuelven radiactivos. Si la energía de las partículas es adecuada, entonces puede penetrar en el núcleo generando su inestabilidad y por ende, induciendo su desintegración radiactiva.<br />
Desde el descubrimiento de los primeros elementos radiactivos artificiales, el hombre ha logrado en el tiempo obtener una gran cantidad de ellos. Es clave en este proceso la aparición de los llamados aceleradores de partículas y de los reactores nucleares. Estos últimos son fuente importante de neutrones que son utilizados para producir gran variedad de radioisótopos.<br />
<ul><li>Radiaciones</li>
</ul><ol type="a"><li style="display: inline; list-style-image: none; list-style-position: outside; list-style-type: none;"> Son radiaciones con energía necesaria para arrancar electrones de los átomos. Cuando un átomo queda con un exceso de carga eléctrica, ya sea positiva o negativa, se dice que se ha convertido en un ión (positivo o negativo).<br />
Son radiaciones ionizantes los rayos X, las radiaciones alfa, beta, gamma y la emisión de neutrones.<br />
La radiación cósmica (proveniente del Sol y del espacio interestelar) también es un tipo de radiación ionizante, pues está compuesta por radiaciones electromagnéticas y por partículas con gran cantidad de energía. Es así como, los llamados rayos cósmicos blandos, se componen principalmente de rayos gamma, electrones o positrones, y la radiación cósmica primaria (que llega a las capas más altas de la atmósfera) se compone fundamentalmente de protones. Cuando la radiación cósmica interactúa con la atmósfera de la Tierra, se forman en ella átomos radiactivos (como el Tritio y el <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos14/ciclos-quimicos/ciclos-quimicos.shtml#car" id="autolink">Carbono</a>-14) y se producen partículas alfa, neutrones o protones.<br />
Las radiaciones ionizantes pueden provocar reacciones y cambios químicos con el material con el cual interaccionan. Por ejemplo, son capaces de romper los <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos7/enqui/enqui.shtml" id="autolink">enlaces químicos</a> de las moléculas o generar cambios genéticos en <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos/celula/celula.shtml" id="autolink">células</a> reproductoras.<br />
</li>
<li>Radiaciones Ionizantes</li>
<li>Radiaciones No Ionizantes</li>
</ol>Son aquellas que no son capaces de producir iones al interactuar con los átomos de un material.<br />
Las radiaciones no ionizantes se pueden clasificar en dos grandes grupos: los campos electromagnéticos y las radiaciones ópticas.<br />
Dentro de los campos electromagnéticos se pueden distinguir aquellos generados por las líneas de corriente eléctrica o por campos eléctricos estáticos. Otros ejemplos son las ondas de radiofrecuencia, utilizadas por las emisoras de radio en sus transmisiones, y las <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos12/comsat/comsat.shtml#DISPOSIT" id="autolink">microondas</a> utilizadas en electrodomésticos y en el área de las <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos33/telecomunicaciones/telecomunicaciones.shtml" id="autolink">telecomunicaciones</a>.<br />
Entre las radiaciones ópticas se pueden mencionar los rayos <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos/laser/laser.shtml" id="autolink">láser</a>, los rayos infrarrojos, la luz visible y la radiación ultravioleta. Estas radiaciones pueden provocar calor y ciertos efectos fotoquímicos al actuar sobre el cuerpo humano.<br />
<ul><li>Fisión Nuclear</li>
</ul><div align="center"><img height="200" src="http://www.monografias.com/trabajos/enuclear/Image853.gif" width="289" /></div>Es una reacción nuclear que tiene lugar por la rotura de un núcleo pesado al ser bombardeado por neutrones de cierta velocidad. A raíz de esta división el núcleo se separa en dos fragmentos acompañado de una emisión de radiación, liberación de 2 ó 3 nuevos neutrones y de una gran cantidad de energía (200 MeV) que se transforma finalmente en calor.<br />
Los neutrones que escapan de la fisión, al bajar su energía cinética, se encuentran en condiciones de fisionar otros núcleos pesados, produciendo una Reacción Nuclear en Cadena. Cabe señalar, que los núcleos atómicos utilizados son de Uranio - 235.<br />
El proceso de la fisión permite el funcionamiento de los Reactores Nucleares que actualmente operan en el mundo.<br />
<ul><li>Fusión Nuclear</li>
</ul>La fusión nuclear ocurre cuando dos núcleos atómicos muy livianos se unen, formando un núcleo atómico más pesado con mayor estabilidad. Estas reacciones liberan energías tan elevadas que en la actualidad se estudian formas adecuadas para mantener la estabilidad y confinamiento de las reacciones.<br />
La energía necesaria para lograr la unión de los núcleos se puede obtener utilizando energía térmica o bien utilizando aceleradores de partículas. Ambos <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos11/metods/metods.shtml" id="autolink">métodos</a> buscan que la velocidad de las partículas aumente para así vencer las fuerzas de repulsión electrostáticas generadas al momento de la colisión necesaria para la fusión.<br />
Para obtener núcleos de átomos aislados, es decir, separados de su envoltura de electrones, se utilizan gases sobrecalentados que constituyen el denominado Plasma Físico. Este proceso es propio del Sol y las estrellas, pues se tratan de gigantescas <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos15/todorov/todorov.shtml#INTRO" id="autolink">estructuras</a> de <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos15/separacion-mezclas/separacion-mezclas.shtml" id="autolink">mezclas</a> de gases calientes atrapadas por las fuerzas de gravedad estelar.<br />
El confinamiento de las partículas se logra utilizando un "Confinamiento Magnético", o bien un "Confinamiento Inercial". El Confinamiento Magnético aprovecha el hecho que el plasma está compuesto por partículas (núcleos) con carga eléctrica. Se sabe que si una de estas partículas interactúa con un <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos12/magne/magne.shtml#ca" id="autolink">Campo Magnético</a> su trayectoria y velocidad cambian, quedando atrapadas por dicho Campo. El Confinamiento Inercial permite comprimir el plasma hasta obtener densidades de 200 a 1000 veces mayor que la de sólidos y líquidos. Cuando se logra la compresión deseada se eleva la temperatura del elemento, lo que facilita aún más el proceso de la fusión.<br />
La fusión nuclear se puede representar por el siguiente esquema y relación de <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos/tomadecisiones/tomadecisiones.shtml" id="autolink">equilibrio</a>:<br />
2H + 2H 3He + 1n+ 3,2 MeV<br />
<div align="center"><img height="311" src="http://www.monografias.com/trabajos/enuclear/Image854.gif" width="256" /></div><ol start="2" type="I"><li><b>INTERACCION DE LA RADIACION IONIZANTE CON LA MATERIA</b></li>
</ol>El efecto inmediato de las radiaciones ionizantes al interactuar con la materia es la ionización, es decir la creación de iones positivos o negativos.<br />
Otro efecto que genera la radiación ionizante es conocido con el nombre de "excitación del átomo". La excitación ocurre cuando un electrón salta a una órbita o nivel de energía superior, para después volver a su órbita original, emitiendo energía en el transcurso del proceso.<br />
<ol><li style="list-style-image: none; list-style-position: outside; list-style-type: none;"> La partícula alfa se compone de 2 protones y 2 neutrones. Su poder de penetración en la materia es muy bajo y sólo es capaz de recorrer algunos centímetros en el aire. Su corto recorrido describe una trayectoria prácticamente en línea recta. Cuando penetra la materia presenta un alto poder de ionización, formando verdaderas columnas de iones ( cuando penetra en un centímetro de aire puede producir hasta 30.000 pares de iones).<br />
<br />
<div align="center"><img height="130" src="http://www.monografias.com/trabajos/enuclear/Image855.gif" width="393" /></div></li>
<li> Interacción de las Radiaciones Alfa con la Materia La masa de las partículas beta (electrones negativos) es muy pequeña, por lo tanto, su movilidad es mayor respecto de las partículas alfa. Durante su recorrido cambia fácilmente de trayectoria y su alcance y poder de penetración es mayor. Además, su poder de ionización es inferior, respecto de la partícula alfa.<br />
Si una partícula beta se acerca a un núcleo atómico, desvía su trayectoria y pierde parte de su energía (se "frena"). La energía que ha perdido se transforma en rayos X. Este proceso recibe el nombre de "Radiación de Frenado".<br />
Otra interesante reacción ocurre cuando una partícula beta colisiona con un positrón (electrón positivo). En este proceso, ambas partículas se aniquilan y desaparecen, liberando energía en forma de rayos gamma.<br />
<br />
<div align="center"><img height="226" src="http://www.monografias.com/trabajos/enuclear/Image856.gif" width="510" /></div></li>
<li> Interacción de la Radiaciones Beta con la Materia Las radiaciones gamma carecen de carga eléctrica, por lo tanto, no sufren desviaciones en su trayectoria como producto de la acción de campos eléctricos de núcleos atómicos o electrones. Tales características permiten que la radiación gamma sea capaz de traspasar grandes espesores de material y de ionizar indirectamente las sustancias que encuentra en su recorrido.<br />
Un rayo gamma es capaz de sacar un electrón de su órbita atómica. El electrón arrancado producirá ionización en nuevos átomos circundantes, lo que volverá a suceder hasta que se agote toda la energía de la radiación gamma incidente.<br />
</li>
<li>Interacción de las Radiaciones Gamma con la Materia</li>
<li>Interacción de los Neutrones con la Materia</li>
</ol>Los neutrones también carecen de carga eléctrica y no sufren la acción de campos eléctricos ni magnéticos. Al igual que la radiación gamma son capaces de atravesar grandes espesores de material.<br />
Cuando un neutrón choca con un átomo le cede parte de su energía mediante la acción de choques elásticos (la energía total del <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos11/teosis/teosis.shtml" id="autolink">sistema</a> se mantiene constante) e inelásticos (la energía total del sistema no se conserva). Como producto de los sucesivos choques el neutrón pierde velocidad en forma gradual, hasta alcanzar una magnitud de 2.200 metros/segundo. A estos neutrones se les denomina "Neutrones Térmicos".<br />
Si un neutrón colisiona con un núcleo atómico y sus masas son muy parecidas, entonces el neutrón pierde una gran cantidad de energía. Mayor será la pérdida de energía mientras más se asemejen sus masas. Por lo tanto, los choques que aseguran gran pérdida de energía ocurren con los núcleos de los átomos de <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos34/hidrogeno/hidrogeno.shtml" id="autolink">Hidrógeno</a>. El proceso por el cual los neutrones reducen su velocidad en forma gradual recibe el nombre de "Termalización" o "Moderación de Neutrones".<br />
Los neutrones térmicos se pueden desintegrar, formando un protón y un electrón, o bien pueden ser absorbidos por los núcleos de los átomos circundantes, dando lugar a reacciones nucleares, como por ejemplo la fisión nuclear<br />
<ol start="2" type="I"><li><b>REACTORES NUCLEARES</b></li>
</ol><ol><li style="list-style-image: none; list-style-position: outside; list-style-type: none;"> Es una instalación física donde se produce, mantiene y controla una reacción nuclear en cadena. Por lo tanto, en un reactor nuclear se utiliza un combustible adecuado que permita asegurar la normal <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos54/produccion-sistema-economico/produccion-sistema-economico.shtml" id="autolink">producción</a> de energía generada por las sucesivas fisiones. Algunos reactores pueden disipar el calor obtenido de las fisiones, otros sin embargo utilizan el calor para producir energía eléctrica.<br />
El primer reactor construido en el mundo fue operado en 1942, en dependencias de la Universidad de Chicago (USA), bajo la atenta dirección del famoso investigador Enrico Fermi. De ahí el nombre de "Pila de Fermi", como posteriormente se denominó a este reactor. Su estructura y composición eran básicas si se le compara con los reactores actuales existentes en el mundo, basando su confinamiento y <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos/seguinfo/seguinfo.shtml" id="autolink">seguridad</a> en sólidas paredes de ladrillos de grafito.<br />
</li>
<li>¿Que Es Un Reactor Nuclear?</li>
<li>Elementos De Un Reactor Nuclear</li>
</ol><img height="236" src="http://www.monografias.com/trabajos/enuclear/Image857.gif" width="533" /><br />
1. Núcleo 2. Barras de <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos14/control/control.shtml" id="autolink">control</a> 3. Generador de vapor<br />
4. Presionador 5. Vasija 6. Turbina<br />
7. Alternador 8. Condensador 9. Agua de refrigeración<br />
10. Agua de <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos/aireacondi/aireacondi.shtml" id="autolink">refrigeración</a> 11. Contención de hormigón<br />
<ul><li>El Combustible:</li>
</ul>Material fisionable utilizado en cantidades específicas y dispuesto en forma tal, que permite extraer con rapidez y facilidad la energía generada. El combustible en un reactor se encuentra en forma sólida, siendo el más utilizado el Uranio bajo su forma isotópica de U-235. Sin embargo, hay elementos igualmente fisionables, como por ejemplo el Plutonio que es un subproducto de la fisión del Uranio.<br />
En la naturaleza existe poca cantidad de Uranio fisionable, es alrededor del 0,7%, por lo que en la mayoría de los reactores se emplea combustible "enriquecido", es decir, combustible donde se aumenta la cantidad de Uranio 235.<br />
<ul><li>Barras de Combustible:</li>
</ul>Son el lugar físico donde se confina el Combustible Nuclear. Algunas Barras de Combustible contienen el Uranio mezclado en <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos13/tramat/tramat.shtml#ALUMIN" id="autolink">Aluminio</a> bajo la forma de laminas planas separadas por una cierta distancia que permite la circulación de fluido para disipar el calor generado. Las laminas se ubican en una especie de caja que les sirve de soporte.<br />
<ul><li>Núcleo del Reactor:</li>
</ul>Esta constituido por las Barras de Combustible. El núcleo posee una forma geométrica que le es característica, refrigerado por un fluido, generalmente agua. En algunos reactores el núcleo se ubica en el interior de una piscina con agua a unos 10 a 12 metros de profundidad, o bien al interior de una vasija de presión construida en <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos10/hidra/hidra.shtml#fa" id="autolink">acero</a>.<br />
<ul><li>Barras de Control:</li>
</ul>Todo reactor posee un sistema que permite iniciar o detener las fisiones nucleares en cadena. Este sistema lo constituyen las Barras de Control, capaces de capturar los neutrones que se encuentran en el medio circundante. La captura neutrónica evita que se produzcan nuevas fisiones de núcleos atómicos del Uranio. Generalmente las Barras de Control se fabrican de Cadmio o Boro.<br />
<ul><li>Moderador:</li>
</ul>Los neutrones obtenidos de la fisión nuclear emergen con velocidades muy altas (neutrones rápidos). Para asegurar continuidad de la reacción en cadena, es decir, procurar que los "nuevos neutrones" sigan colisionando con los núcleos atómicos del combustible, es necesario disminuir la velocidad de estas partículas (neutrones lentos). Se disminuye la energía cinética de los neutrones rápidos mediante choques con átomos de otro material adecuado, llamado Moderador. Se utiliza como Moderador el agua natural (agua ligera), el agua pesada, el Carbono (grafito), etc..<br />
<ul><li>Refrigerante:</li>
</ul>El calor generado por las fisiones se debe extraer del núcleo del reactor. Para lograr este proceso se utilizan fluidos en los cuales se sumerge el núcleo. El fluido no debe ser corrosivo, debe poseer gran poder de absorción calorífico y tener pocas impurezas. Se puede utilizar de refrigerante el agua ligera, el agua pesada, el anhídrido carbónico, etc..<br />
<ul><li>Blindaje:</li>
</ul>En un reactor se produce gran cantidad de todo tipo de Radiaciones, las cuales se distribuyen en todas direcciones. Para evitar que los operarios del reactor y el medio externo sean sometidos indebidamente a tales radiaciones, se utiliza un adecuado "Blindaje Biológico" que rodea al reactor. Los materiales más usados en la construcción de blindajes para un reactor son el agua, el plomo y el hormigón de alta <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos5/estat/estat.shtml" id="autolink">densidad</a>, cuyo espesor es superior a los 1,5 metros.<br />
<ol><li>Tipos De Reactores Nucleares</li>
</ol>Existen dos tipos de reactores:<br />
<ul><li>Los Reactores de <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos11/norma/norma.shtml" id="autolink">Investigación</a>.</li>
</ul>Utilizan los neutrones generados en la fisión para producir radioisótopos o bien para realizar diversos estudios en materiales.<br />
<ul><li>Los Reactores de <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos14/trmnpot/trmnpot.shtml" id="autolink">Potencia</a>.</li>
</ul>Estos reactores utilizan el calor generado en la fisión para producir energía eléctrica, desalinización de agua de mar, calefacción, o bien para <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos11/teosis/teosis.shtml" id="autolink">sistemas</a> de propulsión.<br />
Hay dos tipos de reactores de potencia de mayor uso en el mundo: el Reactor de Agua en Ebullición y el Reactor de Agua a Presión:<br />
<ol type="a"><li>Reactor de Agua en Ebullición (BWR)</li>
</ol>Ha sido desarrollado principalmente en <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos7/esun/esun.shtml" id="autolink">Estados Unidos</a>, Suecia y <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos6/laerac/laerac.shtml#unificacion" id="autolink">Alemania</a>. Utiliza agua natural purificada como moderador y refrigerante. Como combustible dispone de Uranio-238 enriquecido con Uranio-235, el cual como se sabe, facilita la generación de fisiones nucleares.<br />
<img height="255" src="http://www.monografias.com/trabajos/enuclear/Image858.gif" width="434" /><br />
El calor generado por la reacciones en cadena se utiliza para hacer hervir el agua. El vapor producido se introduce en una turbina que acciona un generador eléctrico. El vapor que sale de la turbina pasa por un condensador, donde es transformado nuevamente en agua líquida. Posteriormente vuelve al reactor al ser impulsada por un bomba adecuada.<br />
<ol><li>Núcleo del reactor 2. Barras de control</li>
</ol>3. Cambiador de calor (generador de vapor) 4. Presionador<br />
5. Vasija. 6. Turbina. 7. Alternador.<br />
8. Bomba. 9. Condensador. <br />
10. Agua de refrigeración. 11. Transformador.<br />
12. Recinto de contención de hormigón armado.<br />
13. Contención primaria de acero.<br />
<ol type="a"><li>Reactor de Agua a Presión (PWR)</li>
</ol>Es ampliamente utilizado en Estados Unidos, Alemania, <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos4/revolfrancesa/revolfrancesa.shtml" id="autolink">Francia</a> y <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos13/japoayer/japoayer.shtml" id="autolink">Japón</a>. El refrigerante es agua a gran presión. El moderador puede ser agua o bien grafito. Su combustible también es Uranio-238 enriquecido con Uranio-235. El reactor se basa en el principio de que el agua sometida a grandes presiones puede evaporarse sin llegar al punto de ebullición, es decir a temperaturas mayores de 100 °C. El vapor se produce a unos 600 °C, el cual pasa a un intercambiador de calor donde es enfriado y condensado para volver en forma líquida al reactor. En el intercambio hay traspaso de calor a un circuito secundario de agua. El agua del circuito secundario, producto del calor, produce vapor, que se introduce en una turbina que acciona un generador eléctrico.<br />
<img height="254" src="http://www.monografias.com/trabajos/enuclear/Image859.gif" width="437" /><br />
1. Núcleo del reactor. 2. Barras de control<br />
<ol><li style="display: inline; list-style-image: none; list-style-position: outside; list-style-type: none;"><br />
</li>
<li>Cambiador de calor (generador de vapor).</li>
</ol>4. Presionador 5. Vasija 6. Turbina. <br />
7. Alternador. 8. Bomba 9. Condesador <br />
10. Agua de refrigeración. 11. Transformador. <br />
12. Recinto de contención de hormigón armado.<br />
Existen otros criterios para clasificar diversos tipos de reactores:<br />
<ul><li>Según la velocidad de los neutrones que emergen de las reacciones de fisión. Se habla de reactores rápidos o bien reactores térmicos.</li>
<li>Según el combustible utilizado. Hay reactores de Uranio natural ( la proporción de Uranio utilizado en el combustible es muy cercana a la que posee en la naturaleza), de Uranio enriquecido (se aumenta la proporción de Uranio en el combustible).</li>
<li>Según el moderador utilizado. Se puede utilizar como moderador el agua ligera, el agua pesada o el grafito.</li>
<li>Según el refrigerante utilizado. Se utiliza como refrigerante el agua (ligera o pesada), un gas (anhídrido carbónico, aire), vapor de agua, sales u otros líquidos. Estos materiales pueden actuar en cierto tipo de reactores como refrigerante y moderador a la vez.</li>
</ul><ol><li>Seguridad En Los Reactores Nucleares</li>
</ol><ul><li>Sistemas de Control.</li>
</ul>Básicamente está constituido por las barras de control y por diversa <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos7/inba/inba.shtml" id="autolink">instrumentación</a> de monitoreo. Las barras de control son accionadas por una serie de sistemas mecánicos, eléctricos u electrónicos, de tal manera de asegurar con rapidez la extinción de las reacciones nucleares.<br />
La instrumentación de monitoreo se ubica en el interior o en el exterior del núcleo del reactor y su finalidad es mantener constante vigilancia de aquellos parámetros necesarios para la seguridad: presión, temperatura, nivel de radiación, etc..<br />
<ul><li style="list-style-image: none; list-style-position: outside; list-style-type: none;"><br />
</li>
<li><img height="158" src="http://www.monografias.com/trabajos/enuclear/Image860.gif" width="227" /><br />
Sistemas de Contención.</li>
</ul>Constituido por una serie de barreras múltiples que impiden el escape de la radiación y de los <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos12/elproduc/elproduc.shtml" id="autolink">productos</a> radiactivos. La primera barrera, en cierto tipo de reactores, es un material cerámico que recubre el Uranio utilizado como elemento combustible. La segunda barrera es la estructura que contiene al Uranio, es decir, se trata de las barras de combustible.<br />
La tercera barrera es la vasija que contiene el núcleo del reactor. En los reactores de potencia se denomina vasija de presión y se construye de un acero especial con un revestimiento interior de acero inoxidable.<br />
La cuarta barrera la constituye el edificio que alberga al reactor en su conjunto. Se conoce con el nombre de "Edificio de Contención" y se construye de hormigón armado de, a lo menos, 90 cm de espesor. Se utiliza para prevenir posibles escapes de productos radiactivos al exterior, resistir fuertes impactos internos o externos, soportar grandes variaciones de presión y mantener una ligera <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos13/depre/depre.shtml" id="autolink">depresión</a> en su interior que asegure una entrada constante de aire desde el exterior, de tal forma de evitar cualquier escape de material activado.<br />
<ul><li>Concepto de Seguridad a Ultranza.</li>
</ul>Toda central nuclear se diseña y construye bajo el concepto de Seguridad a Ultranza, es decir, se privilegia ante todo la seguridad de toda instalación. Se busca reducir al mínimo posible toda <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos7/expo/expo.shtml" id="autolink">exposición</a> a las radiaciones, no sólo en caso de accidente, sino durante las <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos6/diop/diop.shtml" id="autolink">operaciones</a> normales de su <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos11/fuper/fuper.shtml" id="autolink">personal</a>.<br />
<ul><li>Ciclo Del Combustible Nuclear</li>
</ul><img height="146" src="http://www.monografias.com/trabajos/enuclear/Image861.gif" width="516" />El Ciclo del Combustible Nuclear son todos los procesos por los cuales se somete al Uranio desde que se extrae de la tierra hasta su utilización en el reactor y su posterior reelaboración o su <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos12/dispalm/dispalm.shtml" id="autolink">almacenamiento</a> como residuo. Consta de las siguientes etapas:<br />
<ul><li>Primera etapa de <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos12/acti/acti.shtml#mi" id="autolink">minería</a> y concentración del Uranio.</li>
</ul>En esta etapa se extrae el mineral y se separa el Uranio que contiene. Posteriormente se eliminan las impurezas que aún contiene el mineral de Uranio obtenido en el proceso de separación inicial. La concentración del mineral consiste en utilizar procesos físico-químicos para aumentar los contenidos de Uranio a <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos14/nuevmicro/nuevmicro.shtml" id="autolink">valores</a> superiores al 70%. En todo el proceso se utiliza Uranio natural cuya composición isótopica es de aproximadamente: 99% de Uranio-238, 0,7% de Uranio-235 y 0,006% de Uranio-234.<br />
<ul><li>Segunda etapa de Conversión y Enriquecimiento.</li>
</ul>El Uranio concentrado se purifica por medio de sucesivos tratamientos en disoluciones y precipitaciones hasta que se convierte en un elemento llamado Hexafloruro de Uranio. Posteriormente el Hexafloruro de Uranio se enriquece, es decir, se aumenta la proporción de átomos de Uranio-235 con respecto al Uranio-238. Para ello se realiza una separación selectiva a nivel atómico, utilizando procesos de difusión gaseosa, ultracentrifugación, procesos aerodinámicos, intercambio químico o métodos de separación por láser.<br />
<ul><li>Tercera etapa de Fabricación de Elementos Combustibles.</li>
</ul>El Uranio enriquecido se somete a presión y altas temperaturas para transformarlo en pequeños cuerpos cerámicos. Las pastillas cerámicas se colocan en el interior de unas varillas rellenadas con un gas inerte. Las varillas se apilan en un tubo fabricado de una aleación de circonio, dando forma al llamado Elemento Combustible.<br />
<ul><li>Cuarta etapa de Uso del Combustible en un reactor.</li>
</ul>Los Elementos Combustibles se introducen en el interior del reactor y forman parte del núcleo del mismo. El Uranio presente en los Elementos Combustibles genera las fisiones que activan al reactor y a medida que transcurre el tiempo se gasta, dejando como desecho los productos de fisión, por ejemplo el Plutonio.<br />
En las centrales de potencia el combustible gastado se almacena temporalmente en la propia instalación, en una piscina especialmente adecuada para ello, lo que permite bajar la actividad de los productos de fisión de vida corta.<br />
<ul><li>Quinta etapa de Reelaboración.</li>
</ul>Se sabe que en el combustible gastado se ha consumido sólo una pequeña fracción del Uranio que contiene. Se procede entonces a la reelaboración del combustible con el objeto de separar el Uranio que aún es utilizable. En el Proceso de reelaboración también se pueden aislar ciertas cantidades de Plutonio u otros productos de fisión, los cuales son de utilidad en el funcionamiento de algunos tipos de reactores. La reelaboración es compleja y <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos/ofertaydemanda/ofertaydemanda.shtml" id="autolink">demanda</a> fuertes <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos12/cntbtres/cntbtres.shtml" id="autolink">inversiones</a> en <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos14/plantas/plantas.shtml" id="autolink">plantas</a> industriales de alta <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/Tecnologia/index.shtml" id="autolink">tecnología</a>.<br />
<ul><li>Sexta etapa de Almacenamiento de Residuos.</li>
</ul>El almacenamiento de los residuos puede ser temporal o definitivo. El almacenamiento temporal supone, en algunos casos, el control y posterior reelaboración del combustible gastado. Si no es posible llevar a cabo la reelaboración el combustible gastado se almacena en forma definitiva.<br />
Los residuos radiactivos se pueden clasificar según su origen, su forma (sólidos, líquidos, gaseosos), su nivel de radiactividad, por la vida media de los isótopos radiactivos que contienen (de vida larga, de vida corta), por la intensidad de las radiaciones que emiten, por su radiotoxicidad, o bien por sus necesidades de almacenamiento.<br />
El almacenamiento definitivo generalmente se aplica a aquellos residuos de alta actividad y vida larga, y se puede realizar enterrándolos a distancias relativamente cortas respecto de la superficie terrestre (menos de 20 metros). También, se pueden almacenar en formaciones geológicas de mediana o gran profundidad (decenas a centenares de metros).<br />
Es importante señalar, que el <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos5/volfi/volfi.shtml" id="autolink">volumen</a> de residuos radiactivos producidos por una central nuclear dependerá de las características de orden técnico del reactor que los produce. Es así como, los reactores de investigación poseen un núcleo pequeño con alta emisión de neutrones, generando cantidades de residuos bastante menores en comparación a los reactores de potencia.<br />
<ol start="2" type="I"><li><b>USOS PACIFICOS DE LA ENERGIA NUCLEAR</b></li>
</ol>Gracias al uso de reactores nucleares hoy en día es posible obtener importantes cantidades de material radiactivo a bajo costo. Es así como desde finales de los años 40, se produce una expansión en el <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos36/teoria-empleo/teoria-empleo.shtml" id="autolink">empleo</a> pacífico de diversos tipos de Isótopos Radiactivos en diversas áreas del quehacer científico y productivo del hombre.<br />
Estas áreas se pueden clasificar en:<br />
<ol><li>Agricultura Y Alimentación</li>
</ol><ol type="a"><li style="display: inline; list-style-image: none; list-style-position: outside; list-style-type: none;"> Se sabe que algunos insectos pueden ser muy perjudiciales tanto para la <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos11/conge/conge.shtml" id="autolink">calidad</a> y <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos6/prod/prod.shtml" id="autolink">productividad</a> de cierto tipo de cosechas, como para la <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/Salud/index.shtml" id="autolink">salud</a> humana. En muchas regiones del planeta aún se les combate con la ayuda de gran variedad de productos químicos, muchos de ellos cuestionados o prohibidos por los efectos nocivos que producen en el organismo humano. Sin embargo, con la tecnología nuclear es posible aplicar la llamada "Técnica de los Insectos Estériles (TIE)", que consiste en suministrar altas emisiones de radiación ionizante a un cierto <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos14/dinamica-grupos/dinamica-grupos.shtml" id="autolink">grupo</a> de insectos machos mantenidos en <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos15/informe-laboratorio/informe-laboratorio.shtml" id="autolink">laboratorio</a>. Luego los machos estériles se dejan en <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos14/la-libertad/la-libertad.shtml" id="autolink">libertad</a> para facilitar su apareamiento con los insectos hembra. No se produce, por ende, la necesaria descendencia. De este modo, luego de sucesivas y rigurosas repeticiones del proceso, es posible controlar y disminuir su <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos/explodemo/explodemo.shtml" id="autolink">población</a> en una determinada región geográfica. En Chile, se ha aplicado con <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos15/llave-exito/llave-exito.shtml" id="autolink">éxito</a> la técnica TIE para el control de la mosca de la fruta, lo que ha permitido la expansión de sus <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos10/comerci/comerci.shtml" id="autolink">exportaciones</a> agrícolas.<br />
</li>
<li> <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos29/control-plagas/control-plagas.shtml" id="autolink">Control de Plagas</a>. La <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos54/procesos-por-irradiacion/procesos-por-irradiacion.shtml" id="autolink">irradiación</a> aplicada a semillas, después de importantes y rigurosos estudios, permite cambiar la <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos7/sisinf/sisinf.shtml" id="autolink">información</a> <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos/genetica/genetica.shtml" id="autolink">genética</a> de ciertas variedades de plantas y vegetales de <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos35/consumo-inversion/consumo-inversion.shtml" id="autolink">consumo</a> humano. El <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos16/objetivos-educacion/objetivos-educacion.shtml" id="autolink">objetivo</a> de la técnica, es la obtención de nuevas variedades de especies con características particulares que permitan el aumento de su <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos10/restat/restat.shtml" id="autolink">resistencia</a> y productividad.<br />
</li>
<li>Mutaciones.</li>
<li>Conservación de Alimentos.</li>
</ol>En el mundo mueren cada año miles de personas como producto del hambre, por lo tanto, cada vez existe mayor preocupación por procurar un adecuado almacenamiento y mantención de los alimentos. Las radiaciones son utilizadas en muchos países para aumentar el período de conservación de muchos alimentos. Es importante señalar, que la técnica de irradiación no genera efectos secundarios en la salud humana, siendo capaz de reducir en forma considerable el número de organismos y microorganismos patógenos presentes en variados alimentos de consumo masivo.<br />
La irradiación de alimentos es aplicada en Chile en una planta de irradiación multipropósito ubicada en el Centro de Estudios Nucleares Lo Aguirre, con una demanda que obliga a su funcionamiento ininterrumpido durante los 365 días del año.<br />
<ol><li style="display: inline; list-style-image: none; list-style-position: outside; list-style-type: none;"> Gracias al uso de las <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos6/juti/juti.shtml" id="autolink">técnicas</a> nucleares es posible desarrollar diversos estudios relacionados con <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos4/refrec/refrec.shtml" id="autolink">recursos</a> hídricos. En estudios de aguas superficiales es posible caracterizar y medir las corrientes de aguas lluvias y de nieve; caudales de ríos, fugas en embalses, lagos y canales y la <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos34/cinematica-dinamica/cinematica-dinamica.shtml" id="autolink">dinámica</a> de lagos y depósitos.<br />
En estudios de aguas subterráneas es posible medir los caudales de las napas, identificar el origen de las aguas subterráneas, su edad, velocidad, dirección, flujo, relación con aguas superficiales, conexiones entre acuíferos, porosidad y dispersión de acuíferos.<br />
</li>
<li>Hidrología</li>
<li>Medicina</li>
</ol><ol type="a"><li style="display: inline; list-style-image: none; list-style-position: outside; list-style-type: none;"> Se han elaborado radiovacunas para combatir <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos35/enfermedades-parasitarias/enfermedades-parasitarias.shtml" id="autolink">enfermedades parasitarias</a> del ganado y que afectan la producción pecuaria en general. Los <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos10/cani/cani.shtml" id="autolink">animales</a> sometidos al tratamiento soportan durante un período más prolongado el peligro de reinfección siempre latente en su medio natural.<br />
</li>
<li> <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos11/vacsue/vacsue.shtml#VACUNAS" id="autolink">Vacunas</a> Se ha extendido con gran rapidez el uso de radiaciones y de radioisótopos en <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos29/especialistas-medicos/especialistas-medicos.shtml" id="autolink">medicina</a> como agentes terapéuticos y de <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos15/diagn-estrategico/diagn-estrategico.shtml" id="autolink">diagnóstico</a>.<br />
En el diagnóstico se utilizan radiofármacos para diversos estudios de: Tiroides, Hígado, Riñón, <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos14/metabolismo/metabolismo.shtml" id="autolink">Metabolismo</a>, Circulación sanguínea, <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos5/ancar/ancar.shtml" id="autolink">Corazón</a>, Pulmón, Trato gastrointestinales.<br />
En terapia médica con las técnicas nucleares se puede combatir ciertos tipos de cáncer. Con frecuencia se utilizan tratamientos en base a irradiaciones con rayos gamma provenientes de fuentes de Cobalto-60, así como también, esferas internas radiactivas, agujas e hilos de Cobalto radiactivo. Combinando el tratamiento con una adecuada y prematura detección del cáncer, se obtienen terapias con exitosos resultados.<br />
</li>
<li> Medicina Nuclear Se trata de un <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos11/metods/metods.shtml" id="autolink">método</a> y <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos13/mapro/mapro.shtml" id="autolink">procedimiento</a> de gran sensibilidad utilizado para realizar mediciones de <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos14/neuronas/neuronas.shtml#SISTYHORM" id="autolink">hormonas</a>, <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos5/enzimo/enzimo.shtml" id="autolink">enzimas</a>, <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos5/virus/virus.shtml" id="autolink">virus</a> de la <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos10/hepa/hepa.shtml" id="autolink">hepatitis</a>, ciertas <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos10/compo/compo.shtml" id="autolink">proteínas</a> del suero, fármacos y variadas sustancias.<br />
El procedimiento consiste en tomar muestras de <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos/sangre/sangre.shtml" id="autolink">sangre</a> del paciente, donde con posterioridad se añadirá algún radioisótopo específico, el cual permite obtener mediciones de gran precisión respecto de hormonas y otras sustancias de <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos7/tain/tain.shtml" id="autolink">interés</a>.<br />
</li>
<li>Radioinmunoanalisis</li>
<li>Radiofarmacos</li>
</ol>Se administra al paciente un cierto tipo de fármaco radiactivo que permite estudiar, mediante <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos3/color/color.shtml" id="autolink">imágenes</a> bidimensionales (centelleografía) o tridimensionales (tomografía), <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos12/elorigest/elorigest.shtml" id="autolink">el estado</a> de diversos órganos del cuerpo humano.<br />
De este modo se puede examinar el funcionamiento de la tiroides, el pulmón, el hígado y el riñón, así como el volumen y circulación sanguíneos. También, se utilizan radiofármacos como el Cromo - 51 para la exploración del bazo, el Selenio - 75 para el estudio del páncreas y el Cobalto - 57 para el diagnóstico de la <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos54/tipos-de-anemia/tipos-de-anemia.shtml" id="autolink">anemia</a>.<br />
<ol start="4"><li style="display: inline; list-style-image: none; list-style-position: outside; list-style-type: none;"> En esta área se utilizan técnicas nucleares para la detección y <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos11/metods/metods.shtml#ANALIT" id="autolink">análisis</a> de diversos contaminantes del medio <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos15/medio-ambiente-venezuela/medio-ambiente-venezuela.shtml" id="autolink">ambiente</a>. La técnica más conocida recibe el nombre de Análisis por Activación Neutrónica, basado en los trabajos desarrollados en 1936 por el científico húngaro J.G. Hevesy, Premio Nobel de Química en 1944. La técnica consiste en irradiar una <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos11/tebas/tebas.shtml" id="autolink">muestra</a>, de tal forma, de obtener a posteriori los espectros gamma que ella emite, para finalmente procesar la información con ayuda computacional. La información espectral identifica los elementos presentes en la muestra y las concentraciones de los mismos.<br />
Una serie de estudios se han podido aplicar a diversos <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos15/calidad-serv/calidad-serv.shtml#PLANT" id="autolink">problemas</a> de <a class="autolink" href="http://monografias.com/trabajos10/contam/contam.shtml" id="autolink" name="autolink">contaminación</a> como las causadas por el bióxido de azufre, las descargas gaseosas a nivel del <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos6/elsu/elsu.shtml" id="autolink">suelo</a>, en derrames de <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos35/petroleo/petroleo.shtml" id="autolink">petróleo</a>, en desechos agrícolas, en <a class="autolink" href="http://monografias.com/trabajos10/contam/contam.shtml" id="autolink" name="autolink">contaminación</a> de aguas y en el smog generado por las ciudades.<br />
</li>
<li>Medio Ambiente</li>
<li>Industria e Investigación</li>
</ol><ol type="a"><li style="display: inline; list-style-image: none; list-style-position: outside; list-style-type: none;"> Se elaboran sustancias radiactivas que son introducidas en un determinado proceso. Luego se detecta la trayectoria de la sustancia gracias a su emisión radiactiva, lo que permite investigar diversas <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos12/guiainf/guiainf.shtml#HIPOTES" id="autolink">variables</a> propias del proceso. Entre otras variables, se puede determinar caudales de fluidos, filtraciones, velocidades en tuberías, dinámica del <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos/transporte/transporte.shtml" id="autolink">transporte</a> de materiales, cambios de fase de líquido a gas, velocidad de desgaste de materiales, etc..<br />
</li>
<li> Trazadores Son instrumentos radioisótopicos que permiten realizar mediciones sin contacto físico directo. Se utilizan <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos15/valoracion/valoracion.shtml#TEORICA" id="autolink">indicadores</a> de nivel, de espesor o bien de densidad.<br />
</li>
<li> Instrumentación Es posible obtener imágenes de piezas con su estructura interna utilizando radiografías en base a rayos gamma o bien con un flujo de neutrones. Estas imágenes reciben el nombre de Gammagrafía y Neutrografía respectivamente, y son de gran utilidad en la <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos16/industria-ingenieria/industria-ingenieria.shtml" id="autolink">industria</a> como método no destructivo de control de calidad. Con estos métodos se puede comprobar la calidad en soldaduras estructurales, en piezas metálicas fundidas, en piezas cerámicas, para análisis de humedad en materiales de construcción, etc..<br />
</li>
<li> Imágenes Se emplean técnicas isotópicas para determinar la edad en formaciones geológicas y arqueológicas. Una de las técnicas utiliza el Carbono-14, que consiste en determinar la cantidad de dicho isótopo contenida en un cuerpo orgánico. La radiactividad existente, debida a la presencia de Carbono-14, disminuye a la mitad cada 5730 años, por lo tanto, al medir con precisión su actividad se puede inferir la edad de la muestra.<br />
</li>
<li>Datación</li>
<li>Investigación</li>
</ol>Utilizando haces de neutrones generados por reactores, es posible llevar a cabo diversas investigaciones en el campo de las ciencias de los materiales. Por ejemplo, se puede obtener información respecto de estructuras cristalinas, defectos en sólidos, estudios de monocristales, distribuciones y concentraciones de elementos livianos en <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos7/mafu/mafu.shtml" id="autolink">función</a> de la profundidad en sólidos, etc..<br />
En el ámbito de la <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/Biologia/index.shtml" id="autolink">biología</a>, la <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos13/discurso/discurso.shtml" id="autolink">introducción</a> de compuestos radiactivos marcados ha permitido observar las actividades biológicas hasta en sus más mínimos detalles, dando un gran impulso a los trabajos de <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos34/el-caracter/el-caracter.shtml" id="autolink">carácter</a> genético.<br />
<ol start="2" type="I"><li><b>Areas de investigacion en Venezuela</b>:</li>
</ol><ol type="a"><li style="list-style-image: none; list-style-position: outside; list-style-type: none;"> Yacimientos petrolíferos se han estudiado mediante la radiometría termoluminiscente de radiaciones (DTL) para evaluarla como un método complementario a los métodos geofísicos y geológicos convencionales. El propósito de estos estudios es la demarcación de blancos en el yacimiento para el emplazamiento de pozos, o la extensión de yacimientos en producción. Teóricamente, la <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos11/prohe/prohe.shtml" id="autolink">migración</a> vertical a través de la columna geológica sedimentaria de los radioisótopos gaseosos producidos por el decaimiento de uranio, debe reflejar la presencia de ambientes reductores en el subsuelo, tales como, las acumulaciones de hidrocarburos: Estos ambientes reductores fijan el uranio en el estado de valencia inmóvil +4, creando una relación espacial entre la señal termoluminiscente en la superficie del suelo y la trampa petrolífera en el subsuelo<br />
</li>
<li>Evaluación de DTL como técnica de investigación en la exploración de yacimientos petrolíferos:</li>
<li><b>Calibración Dosimétrica</b></li>
</ol><b>El Laboratorio Secundario de Calibración Dosimétrica</b> del <a href="http://ivic.ivic.ve/ivicspan/">Instituto Venezolano de Investigaciones Científicas - IVIC</a>, se encarga del control de calidad y la calibración de instrumentos y haces de radiación.<br />
<ol><li style="list-style-image: none; list-style-position: outside; list-style-type: none;"><br />
</li>
<li>Creación de una Maestría en Física Médica</li>
<li>Aplicación de la Dosimetría Termoluniscente en el Radiodiagnóstico de Recien Nacidos</li>
<li>Modernización de los Sistemas de Braquiterapia</li>
<li>Evaluación de la Calidad de <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos7/imco/imco.shtml" id="autolink">Imagen</a> Diagnóstica en Lesiones de Miembros Torácicos y Pelvianos de Caballos Pura Sangre en el <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos14/verific-servicios/verific-servicios.shtml" id="autolink">Servicio</a> de Rayos-X del Hospital Veterinario del Hipódromo "La Rinconada"</li>
<li>Estimación de la Dosis de Radiación Recibida por el Paciente Sometido a Estudios de Cateterismo Cardíaco y por el Personal que Realiza dichos Estudios.</li>
<li>Determinación de la Linealidad de los Factores de Campo en Aceleradores Lineales Modalidad Fotones. CLINAC 4</li>
</ol>Es tarea específica del Laboratorio Secundario de Calibración Dosimétrica (LSCD) mantener todos sus equipos dentro de las tolerancias establecidas por las recomendaciones de la Comisión Electrotécnica Internacional en cuanto atañe a patrones de <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos15/la-estadistica/la-estadistica.shtml" id="autolink">medición</a>, es decir, cumplir con los controles periódicos para la clasificación para la certificación de la calidad de sus instrumentos, tener los dosímetros, haces de radiación y fuentes calibrados, llevar los <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos16/contabilidad-mercantil/contabilidad-mercantil.shtml#libros" id="autolink">libros</a> de control (historia) de toda su instrumentación rigurosamente al día, con el objeto de mantener la exactitud de las mediciones dentro de los rangos establecidos según su categoría.<br />
Realiza el control de calidad y calibración de equipos de radioterapia: Unidades de Cobalto 60, Aceleradores Lineales, (modalidad fotones y electrones) y Unidades de Rayos X de energías baja y media. Inspecciona los ambientes de implantes en braquiterapia y controla blinajes de fuentes de Cesio-137 y su aplicación en braquiterapia. Realiza el control de calidad de unidades de Rayos-X en <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos14/verific-servicios/verific-servicios.shtml" id="autolink">Servicios</a> de Radiodiagnóstico.<br />
<ol type="a"><li style="list-style-image: none; list-style-position: outside; list-style-type: none;"> La <b>Unidad de Tecnología Nuclear</b> del <a href="http://ivic.ivic.ve/ivicspan/">Instituto Venezolano de Investigaciones Científicas - IVIC</a>, fue creada en enero de 1991 con el propósito de agrupar los servicios que dependen de la radiación nuclear en sus actividades y tareas.<br />
El personal de la UTN comprende a investigadores, profesionales y especialistas asociados a <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos54/la-investigacion/la-investigacion.shtml" id="autolink">la investigación</a>, estudiantes graduados y asistentes, y personal administrativo y obrero.<br />
La Unidad realiza labores de investigación orientada y aplicada, así como labores de <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos35/investigacion-y-docencia/investigacion-y-docencia.shtml" id="autolink">docencia</a>. También presta multitud de servicios de asesoría y asistencia técnica en las áreas de salud e industria, a organismos oficiales y privados por intermedio del Centro Tecnológico.<br />
</li>
<li><b>Unidad de Tecnología Nuclear</b></li>
<li><b>Servicio de <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos14/historiaingenieria/historiaingenieria.shtml" id="autolink">Ingeniería</a> Nuclear</b></li>
</ol>El <b>Servicio de Ingeniería Nuclear</b> del <a href="http://ivic.ivic.ve/ivicspan/">Instituto Venezolano de Investigaciones Científicas - IVIC</a>, aplica técnicas para neutrongrafía y preparación de radioisótopos, y es responsable de la operación del reactor nuclear y de la fuente de Cobalto-60. Además, desarrolla métodos para la conservación de alimentos mediante la irradiación con rayos Gamma.<br />
<ol><li style="list-style-image: none; list-style-position: outside; list-style-type: none;"><br />
</li>
<li>Preservación de la Yuca (Manihot esculenta Crantz) mediante combinación de irradiación con otros métodos.</li>
<li>Tolerancia de las Frutas Tropicales a Combinaciones de Métodos de Preservación y de Control Cuarentenario: Irradiación y Tratamiento Térmico de Melones</li>
<li>Uso de Radiación Gamma para el Control de Vidrios en Productos Marinos</li>
<li>Promoción del <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos12/desorgan/desorgan.shtml" id="autolink">Desarrollo</a> de Actividades en el Uso de las Radiaciones Ionizantes en el Campo de los Alimentos por parte de Grupos Externos al IVIC.</li>
</ol>Esta unidad se ocupa de la esterilización, radurización y tratamiento de mutaciones de diferentes productos, a través de la utilización de los rayos gamma.<br />
<br />
A los fines de mantener y mejorar la productividad de la instalación, ésta jefatura y su personal se ha dedicado a vender el producto a diferentes <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos11/empre/empre.shtml" id="autolink">empresas</a> públicas y privadas, obteniéndose un beneficio que ha permitido financiar el <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos13/diseprod/diseprod.shtml" id="autolink">diseño</a>, construcción, puesta a punto y <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos15/mantenimiento-industrial/mantenimiento-industrial.shtml" id="autolink">mantenimiento</a> de la nueva consola totalmente digitalizada, más segura y con una elevada confiabilidad.<br />
<ol start="2" type="I"><li style="list-style-image: none; list-style-position: outside; list-style-type: none;"> La energía nuclear es una forma de energía que se obtiene de la desintegración (fusión) o <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos11/funpro/funpro.shtml" id="autolink">integración</a> (fisión) de los átomos. Esta forma de energía es de tal magnitud que puede generar millones de watios de energía eléctrica en un solo proceso de fusión o fusión.<br />
Dicha energía se ha utilizado de muchas formas, pero principalmente en la construcción de armamento altamente destructivo, sin embargo su uso para el beneficio de la humanidad ha sido muy satisfactorio, implementándose en la medicina, elaboración y mantenimiento de alimentos, en el mantenimiento del medio ambiente, en la industria e investigación, y en la generación de <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos13/genytran/genytran.shtml" id="autolink">energía eléctrica</a>.<br />
Es de hacer notar, que sin embargo a pesar del uso pacífico que se la ha dado a la energía nuclear, no se han hecho grandes esfuerzos para liberar a la humanidad del peligro de las <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos13/arbla/arbla.shtml" id="autolink">armas</a> nucleares, transformándose de esta forma en un medio de destrucción masiva.<br />
En el caso de <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos10/venez/venez.shtml#terr" id="autolink">Venezuela</a> la implementación de este tipo de energía no esta muy difundido, ya que solo entes pertenecientes al <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos4/derpub/derpub.shtml" id="autolink">gobierno</a> nacional, tales como el IVIC, son los que han manejado el uso de la <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos/enuclear/enuclear.shtml" id="autolink">energía nuclear</a> y su implementación en las áreas de agricultura, medicina e industria, siendo el IVIC la única <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos6/napro/napro.shtml" id="autolink">organización</a> de <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos15/invest-cientifica/invest-cientifica.shtml" id="autolink">investigación científica</a> en Venezuela que posee un reactor nuclear.<br />
A diferencia de otros países de <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos/planificacion/planificacion.shtml" id="autolink">Latinoamérica</a> tales como <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos10/gebra/gebra.shtml" id="autolink">Brasil</a>, Argentina y Chile, donde se han implementado plantas nucleares para producción de energía eléctrica, en Venezuela no se han hecho grandes esfuerzos para llevar a cabo <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos12/pmbok/pmbok.shtml" id="autolink">proyectos</a> de esta magnitud.<br />
</li>
<li> <b>CONCLUSIONES</b> Electrón Partícula elemental con carga eléctrica negativa y que forma parte de la constitución atómica. Su masa es de aproximadamente 8,54 x 10-31 kg, y su carga es de 1,6 x 10-19 Coulomb.<br />
Fotón Es una partícula elemental que representa una cantidad discreta de energía electromagnética. El fotón tiene masa en reposo y no tiene carga eléctrica. Hoy día se acepta el hecho de que la luz se compone de fotones que viajan a una velocidad aproximada de 300.000 km/s.<br />
Mega Electrón Volt (Mev) Es una unidad de energía. Se lee como "mega - electrón - volt". 1 MeV equivale a 1.000.000 de eV (electrón - volt). 1 eV es igual a 1,6 X 10-19 Joule. Un eV es la energía que experimenta un electrón cuando se encuentra en un <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos13/electmag/electmag.shtml#CAMPO" id="autolink">campo eléctrico</a>, cuya diferencia de potencial es de 1 volt.<br />
Neutrón Partícula elemental que no posee carga eléctrica y que forma parte de los núcleos atómicos. Cuando se desintegra, como producto de un proceso físico, emite un neutrino (partícula neutra de masa en reposo igual a 0). La masa del neutrón es de aproximadamente 1,64 x 10-27 kg.<br />
Núcleo Atómico El núcleo atómico es parte fundamental de la constitución del átomo. Se encuentra formado fundamentalmente por protones y neutrones, los cuales se mantienen unidos por las llamadas fuerzas nucleares. Su masa representa a casi la totalidad de la masa atómica.<br />
Partículas Elementales Son partículas elementales aquellas que forman parte de la estructura de los átomos, y por lo tanto representan el último constituyente de la materia.<br />
Plasma Físico El plasma físico es una mezcla de partículas cargadas eléctricamente. Cuando se encuentra en equilibrio, la carga negativa total del sistema es igual a la carga positiva total. Bajo estas condiciones el plasma es un medio eléctricamente neutro que conduce a la perfección la corriente eléctrica. Sin embargo, en desequilibrio surgen en el plasma campos eléctricos de gran magnitud.<br />
Con frecuencia se reconocen dos tipos de plasmas físicos: el plasma débil y el fuertemente ionizado. El plasma débil contiene fundamentalmente electrones e iones positivos. El plasma fuertemente ionizado contiene además átomos y moléculas excitados y neutros. Si los electrones, iones, átomos y moléculas del plasma presentan diversas temperaturas se habla de la existencia de un plasma no isotérmico. Si estos componentes tienen igual temperatura se habla de un plasma isotérmico.<br />
Protón Partícula elemental de carga eléctrica positiva que forma parte de la estructura básica del núcleo atómico. Su masa es de 1,672 x 10-27 kg.<br />
Reacción Nuclear En Cadena Es una sucesión de fisiones nucleares que ocurren en forma casi simultánea. Supongamos que en una fisión nuclear se liberan 2 neutrones. Estos neutrones que se han liberado pueden fisionar 2 nuevos núcleos atómicos, de donde se liberan 4 nuevos neutrones, los que a su vez harán impacto sobre 4 núcleos atómicos, y así sucesivamente.<br />
<img height="165" src="http://www.monografias.com/trabajos/enuclear/Image862.gif" width="297" /><br />
Relación Masa - Energía Albert Einstein, por medio de su famosa relación E= mc2, indica que la energía y la masa son equivalentes, es decir, son una misma cosa, pero se encuentran en distinto estado. Por lo tanto, dada ciertas condiciones físicas, un cuerpo puede transformar su masa en energía.<br />
Uranio Mineral que se encuentra en la naturaleza bajo 150 formas diferentes. Es así como se puede presentar en forma primaria (como Uranita), en forma oxidada, o en forma refractaria. También se le puede encontrar como subproducto en la fabricación de fosfatos, en las minas de <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos13/tramat/tramat.shtml#COBRE" id="autolink">Cobre</a> o en el agua de mar.<br />
Las mayores reservas de Uranio se encuentran en <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos10/pafric/pafric.shtml" id="autolink">Africa</a>, específicamente en Namibia, Níger, Gabón y Sudáfrica. En Sudamérica destacan las reservas de Argentina y Brasil. La composición del Uranio natural es de aproximadamente 99,3% en el isótopo del Uranio 238, y de un 0,7% en Uranio 235.</li>
</ol><span class="Apple-style-span" style="font-family: Arial; font-size: 48px; line-height: 55px;"><span class="Apple-style-span" style="font-family: 'Times New Roman'; font-size: 16px; line-height: normal;"><br />
Nombre: Luiggi D. Escalante Sarmiento<br />
CI. 18.878.611<br />
Materia: EES<br />
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</span></span> <br />
<hr /><a href="http://www.blogger.com/post-edit.g?blogID=1627095826387552932&postID=7286422142427133116" target="_new"></a>Tecnología en Telecomunicaciones - conocimientos.com.vehttp://www.blogger.com/profile/13517798918797491823noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-1627095826387552932.post-7708651477986477482010-03-21T23:11:00.002-04:302010-03-24T11:05:43.708-04:30HISTORIA DE LA TECNOLOGIA: A MAS DE 60 AÑOS DE SU CREACION<h2><span class="cfuturo">La Era del Transistor</span></h2><div class="intro">Desde el desarrollo de las válvulas hasta el advenimiento de la nanotecnología, ríos de ensayo y error han atravesado laboratorios en la búsqueda de la piedra fundamental. Aquí se presentan vida y obra del transistor, ese pequeño dispositivo que llegó para quedarse, transformar el flujo de energía y, con ello, la vida cotidiana.</div><br />
<div class="margen0">Las proclamas del Imperio Romano solían comenzar con una fórmula que luego hizo suya el Vaticano: Urbi et orbi, a la ciudad y al mundo; también apropiada para caracterizar la ubicuidad de una creación humana. Está en todas partes, o en casi todas en donde exista un ingenio electrónico. Es El, el transistor. Hay quienes afirman que este diminuto artefacto ha cambiado la vida de las personas más que cualquier otra tecnología, y no dudan en situarlo entre los mayores inventos del siglo XX. La lista de aplicaciones de los transistores en sus versiones discretas –individuales– o agrupados en chips llenaría páginas; cuanto aparato imaginen los lectores deambulando por aquí o en el espacio, lo tiene en sus entrañas. Un transistor es un pequeño dispositivo sólido construido con cristales semiconductores (estado intermedio entre conductores y aislantes eléctricos) usualmente de silicio, a los que se le agregan otras sustancias para alterar sus propiedades eléctricas.</div>Sin ir más lejos, las computadoras poseen en su "cerebro" sólido millones de transistores alojados en unos pocos centímetros de superficie y en un espesor inferior al milímetro. ¿Cómo fue posible incluir tanto en tan poco? La evolución electrónica fue atrozmente vertiginosa; los reinados duran décadas y la primera reina, relegada, no destituida por completo, fue la válvula.<br />
<br />
<br />
<strong><span class="fgfuturo">EN EL PRINCIPIO...</span></strong><br />
Celosas piezas de nostalgia o marginadas en los suburbios del taller de un técnico, las antiguas radios y televisores valvulares eran pesados y voluminosos muebles que en la intimidad mostraban sus vísceras repletas de curiosas y tenues lámparas. ¿Qué las diferenciaba de las simples bombillas de alumbrado? Experimentando con lámparas incandescentes, Thomas A. Edison (1847-1931) descubrió en 1883 el efecto termoiónico, el desprendimiento de electrones de un alambre o metal caliente. Sobre esta piedra basal se construyeron, entre 1904 y 1907, las válvulas o lámparas electrónicas, que allanaron el camino a la radio, la TV y el radar, entre otros dispositivos, permitiendo amplificar señales eléctricas (a partir de una fuente de energía, multiplicar los niveles de entrada de tal forma de hacerlos útiles). La adopción de la válvula significó un vuelco fundacional y revolucionario en la técnica. Frente a los transistores, las válvulas tienen algunas decisivas desventajas: son voluminosas, necesitan un tiempo de calentamiento para funcionar, requieren altos voltajes de trabajo, consumen mayor energía, tienen una vida útil más corta y para los tiempos digitales son lentas. A pesar de ello, se las usa aún en transmisores de radio y TV, radares, microondas, aparatos de rayos X y los músicos de rock las prefieren para sus equipos de guitarra por su "cálido" sonido. Las primeras computadoras de los años '40 –como Eniac, construida en los EE.UU.– estaban armadas con válvulas y relés (llaves electromecánicas). Eniac ocupaba un recinto de 1000 m3 y poseía unas 18 mil válvulas; presentaba un tiempo medio de una hora entre fallas: todo un dinosaurio electrónico que se extinguió en 1955. No hubo predadores ni catástrofes naturales, pero si el transistor no hubiera aparecido, la selección artificial hasta la era digital no hubiera ocurrido en los tiempos y modalidades en los que se dio.<br />
<br />
<br />
<strong><span class="fgfuturo">DE SOLIDOS Y CUANTICOS</span></strong><br />
El físico alemán Julius E. Lilienfield propuso en 1926 usar semiconductores para amplifi-La Era del Transistor car señales, pero hasta la finalización de la II Guerra Mundial todo quedó en los papeles. Faltaba tecnología y una teoría más sólida sobre los sólidos. Desde el s. XIX se sabía que el contacto entre un alambre y la galena (sulfuro de plomo) permitía la circulación de corriente eléctrica en un único sentido. Años después, la galena se utilizó en primitivos receptores de radio. La estructura más usual en los sólidos es la cristalina (crystallos era el nombre griego para una variedad del cuarzo). En ella los átomos adoptan una disposición espacial regular y geométrica y están constituidos por la repetición de unidades estructurales, al estilo de un rasti o mecano de bloques constructivos idénticos. Esta propiedad ya era conocida por los mineralogistas del s. XVIII cuando descubrieron que los índices numéricos de la dirección de las caras de un cristal son números enteros. Con las contribuciones de la mecánica cuántica, la física del estado sólido maduró el conocimiento de los mecanismos de movimientos de cargas eléctricas en los cristales. De acuerdo al modelo cuántico de las bandas de energía los electrones se ubican en niveles energéticos discretos y definidos. En los aislantes los "escalones" están más apartados, en los semiconductores están algo más cerca y en los conductores aún más próximos. En esto, se centró la posibilidad de controlar la conductividad "dopando" a los cristales con impurezas (para tranquilidad del lector, insertar átomos de otros elementos). La unión de cristales de diferente "polaridad" forma un diodo, utilizado para dejar pasar corriente eléctrica en un sentido; con estructuras especiales se obtienen los diodos Laser; todas las lectoras y grabadoras de CD y DVD están basadas en ellos.<br />
El transistor básico tiene una estructura ternaria de materiales dopados. En las computadoras trabaja como llave electrónica; siguiendo los lineamientos básicos del Algebra de Boole, miles de millones de veces por segundo estos microscópicos obreros electrónicos permiten o bloquean el paso de corriente eléctrica, solución tecnológica adecuada para el sistema de numeración binario (en el que toda cantidad se expresa por combinaciones de unos y ceros).<br />
<div class="centro"><div class="foto borde0"><img alt="" src="http://www.pagina12.com.ar/fotos/futuro/20090131/notas_f/fu04fo01.jpg" />Evolución del transistor desde su invención en Bell Labs en 1947. Imagen: Porticus Centre<br />
<br />
</div></div><strong><span class="fgfuturo">LA ARENA TECNOLOGICA</span></strong><br />
En la edición del 1º de julio de 1948, The New York Times informaba sobre un reciente invento: "Ayer se exhibió en los Bell Telephone Laboratory un dispositivo llamado transistor que puede implantarse en los aparatos de radio en sustitución de los tubos de vacío; su aspecto es el de un pequeño cilindro metálico y tiene un tiempo de conexión muy breve, pues no necesita ser precalentado". Retomando la línea teórica de investigación y experimentación con cristales semiconductores, los físicos norteamericanos Wiliam B. Shockley (1910-1989), John Bardeen (1908-1991) y Walter H. Brattain (1902-1987) lograron hacer funcionar el primer transistor hacia finales de 1947. De apariencia tosca, parecía más bien construido por artesanos metalúrgicos que por físicos; nadie hubiera imaginado que eso era el antecedente de los chips actuales. Inestable y sensible a las vibraciones (los contactos estaban dispuestos a presión sobre el material semiconductor) ese engendro funcionó y amplificó señales. Al transistor de contacto siguió el de juntura, más robusto y confiable, en el que los semiconductores dopados se ensamblan en una estructura básica tipo sandwich. En 1956, Shockley, Bardeen y Brattain recibieron el Premio Nobel por sus trabajos; Bardeen tuvo el raro privilegio de recibir el Premio Nobel de Física por segunda vez en 1972. Con el tiempo, los transistores se hicieron más diminutos y precisos y comenzaron a desplazar a las venerables válvulas. A mediados de la década del '50 se inició la producción comercial de transistores de silicio, con ventajas sobre el germanio. El silicio abunda en las playas del planeta, si bien requiere un complejo proceso de preparación hasta llegar al transistor. Buscando reducir costos de producción, el ingeniero Jack Kilby (1923-2005) diseñó en 1958 el primer circuito integrado o chip (montaje de un circuito en una misma cápsula) aumentando significativamente la miniaturización y dando el salto cualitativo que llevaría a las computadoras actuales y a la microelectrónica en general.<br />
Tanto la física como la tecnología, desde entonces, empujaron hasta el abismo atómico a la miniaturización. Así, en los tiempos de las máquinas moleculares, el nanotransistor no asusta a nadie pero sus descendientes, los transistores de un solo átomo, concebidos en largas noches de vigilia y lujuria cuántica, comienzan a ser algo más que un imposible deseo.<br />
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<span class="Apple-style-span" style="font-family: Arial; font-size: 48px; line-height: 55px;"><span class="Apple-style-span" style="font-family: 'Times New Roman'; font-size: 16px; line-height: normal;">Nombre: Luiggi D. Escalante Sarmiento<br />
CI. 18.878.611<br />
Materia: EES<br />
</span></span> <br />
<hr /><a href="http://www.blogger.com/post-edit.g?blogID=1627095826387552932&postID=770865147798647748" target="_new"></a>Tecnología en Telecomunicaciones - conocimientos.com.vehttp://www.blogger.com/profile/13517798918797491823noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-1627095826387552932.post-58658108633904810342010-03-21T23:05:00.002-04:302010-03-24T11:05:24.213-04:30HISTORIA DE LA TECNOLOGIA: A MAS DE 60 AÑOS DE SU CREACION<h2><span class="cfuturo">La Era del Transistor</span></h2><div class="intro">Desde el desarrollo de las válvulas hasta el advenimiento de la nanotecnología, ríos de ensayo y error han atravesado laboratorios en la búsqueda de la piedra fundamental. Aquí se presentan vida y obra del transistor, ese pequeño dispositivo que llegó para quedarse, transformar el flujo de energía y, con ello, la vida cotidiana.</div><br />
<div id="cuerpo" style="font-size: 13px;"><div class="margen0">Las proclamas del Imperio Romano solían comenzar con una fórmula que luego hizo suya el Vaticano: Urbi et orbi, a la ciudad y al mundo; también apropiada para caracterizar la ubicuidad de una creación humana. Está en todas partes, o en casi todas en donde exista un ingenio electrónico. Es El, el transistor. Hay quienes afirman que este diminuto artefacto ha cambiado la vida de las personas más que cualquier otra tecnología, y no dudan en situarlo entre los mayores inventos del siglo XX. La lista de aplicaciones de los transistores en sus versiones discretas –individuales– o agrupados en chips llenaría páginas; cuanto aparato imaginen los lectores deambulando por aquí o en el espacio, lo tiene en sus entrañas. Un transistor es un pequeño dispositivo sólido construido con cristales semiconductores (estado intermedio entre conductores y aislantes eléctricos) usualmente de silicio, a los que se le agregan otras sustancias para alterar sus propiedades eléctricas.</div>Sin ir más lejos, las computadoras poseen en su "cerebro" sólido millones de transistores alojados en unos pocos centímetros de superficie y en un espesor inferior al milímetro. ¿Cómo fue posible incluir tanto en tan poco? La evolución electrónica fue atrozmente vertiginosa; los reinados duran décadas y la primera reina, relegada, no destituida por completo, fue la válvula.<br />
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<strong><span class="fgfuturo">EN EL PRINCIPIO...</span></strong><br />
Celosas piezas de nostalgia o marginadas en los suburbios del taller de un técnico, las antiguas radios y televisores valvulares eran pesados y voluminosos muebles que en la intimidad mostraban sus vísceras repletas de curiosas y tenues lámparas. ¿Qué las diferenciaba de las simples bombillas de alumbrado? Experimentando con lámparas incandescentes, Thomas A. Edison (1847-1931) descubrió en 1883 el efecto termoiónico, el desprendimiento de electrones de un alambre o metal caliente. Sobre esta piedra basal se construyeron, entre 1904 y 1907, las válvulas o lámparas electrónicas, que allanaron el camino a la radio, la TV y el radar, entre otros dispositivos, permitiendo amplificar señales eléctricas (a partir de una fuente de energía, multiplicar los niveles de entrada de tal forma de hacerlos útiles). La adopción de la válvula significó un vuelco fundacional y revolucionario en la técnica. Frente a los transistores, las válvulas tienen algunas decisivas desventajas: son voluminosas, necesitan un tiempo de calentamiento para funcionar, requieren altos voltajes de trabajo, consumen mayor energía, tienen una vida útil más corta y para los tiempos digitales son lentas. A pesar de ello, se las usa aún en transmisores de radio y TV, radares, microondas, aparatos de rayos X y los músicos de rock las prefieren para sus equipos de guitarra por su "cálido" sonido. Las primeras computadoras de los años '40 –como Eniac, construida en los EE.UU.– estaban armadas con válvulas y relés (llaves electromecánicas). Eniac ocupaba un recinto de 1000 m3 y poseía unas 18 mil válvulas; presentaba un tiempo medio de una hora entre fallas: todo un dinosaurio electrónico que se extinguió en 1955. No hubo predadores ni catástrofes naturales, pero si el transistor no hubiera aparecido, la selección artificial hasta la era digital no hubiera ocurrido en los tiempos y modalidades en los que se dio.<br />
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<strong><span class="fgfuturo">DE SOLIDOS Y CUANTICOS</span></strong><br />
El físico alemán Julius E. Lilienfield propuso en 1926 usar semiconductores para amplifi-La Era del Transistor car señales, pero hasta la finalización de la II Guerra Mundial todo quedó en los papeles. Faltaba tecnología y una teoría más sólida sobre los sólidos. Desde el s. XIX se sabía que el contacto entre un alambre y la galena (sulfuro de plomo) permitía la circulación de corriente eléctrica en un único sentido. Años después, la galena se utilizó en primitivos receptores de radio. La estructura más usual en los sólidos es la cristalina (crystallos era el nombre griego para una variedad del cuarzo). En ella los átomos adoptan una disposición espacial regular y geométrica y están constituidos por la repetición de unidades estructurales, al estilo de un rasti o mecano de bloques constructivos idénticos. Esta propiedad ya era conocida por los mineralogistas del s. XVIII cuando descubrieron que los índices numéricos de la dirección de las caras de un cristal son números enteros. Con las contribuciones de la mecánica cuántica, la física del estado sólido maduró el conocimiento de los mecanismos de movimientos de cargas eléctricas en los cristales. De acuerdo al modelo cuántico de las bandas de energía los electrones se ubican en niveles energéticos discretos y definidos. En los aislantes los "escalones" están más apartados, en los semiconductores están algo más cerca y en los conductores aún más próximos. En esto, se centró la posibilidad de controlar la conductividad "dopando" a los cristales con impurezas (para tranquilidad del lector, insertar átomos de otros elementos). La unión de cristales de diferente "polaridad" forma un diodo, utilizado para dejar pasar corriente eléctrica en un sentido; con estructuras especiales se obtienen los diodos Laser; todas las lectoras y grabadoras de CD y DVD están basadas en ellos.<br />
El transistor básico tiene una estructura ternaria de materiales dopados. En las computadoras trabaja como llave electrónica; siguiendo los lineamientos básicos del Algebra de Boole, miles de millones de veces por segundo estos microscópicos obreros electrónicos permiten o bloquean el paso de corriente eléctrica, solución tecnológica adecuada para el sistema de numeración binario (en el que toda cantidad se expresa por combinaciones de unos y ceros).<br />
<div class="centro"><div class="foto borde0"><img alt="" src="http://www.pagina12.com.ar/fotos/futuro/20090131/notas_f/fu04fo01.jpg" />Evolución del transistor desde su invención en Bell Labs en 1947. Imagen: Porticus Centre<br />
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En la edición del 1º de julio de 1948, The New York Times informaba sobre un reciente invento: "Ayer se exhibió en los Bell Telephone Laboratory un dispositivo llamado transistor que puede implantarse en los aparatos de radio en sustitución de los tubos de vacío; su aspecto es el de un pequeño cilindro metálico y tiene un tiempo de conexión muy breve, pues no necesita ser precalentado". Retomando la línea teórica de investigación y experimentación con cristales semiconductores, los físicos norteamericanos Wiliam B. Shockley (1910-1989), John Bardeen (1908-1991) y Walter H. Brattain (1902-1987) lograron hacer funcionar el primer transistor hacia finales de 1947. De apariencia tosca, parecía más bien construido por artesanos metalúrgicos que por físicos; nadie hubiera imaginado que eso era el antecedente de los chips actuales. Inestable y sensible a las vibraciones (los contactos estaban dispuestos a presión sobre el material semiconductor) ese engendro funcionó y amplificó señales. Al transistor de contacto siguió el de juntura, más robusto y confiable, en el que los semiconductores dopados se ensamblan en una estructura básica tipo sandwich. En 1956, Shockley, Bardeen y Brattain recibieron el Premio Nobel por sus trabajos; Bardeen tuvo el raro privilegio de recibir el Premio Nobel de Física por segunda vez en 1972. Con el tiempo, los transistores se hicieron más diminutos y precisos y comenzaron a desplazar a las venerables válvulas. A mediados de la década del '50 se inició la producción comercial de transistores de silicio, con ventajas sobre el germanio. El silicio abunda en las playas del planeta, si bien requiere un complejo proceso de preparación hasta llegar al transistor. Buscando reducir costos de producción, el ingeniero Jack Kilby (1923-2005) diseñó en 1958 el primer circuito integrado o chip (montaje de un circuito en una misma cápsula) aumentando significativamente la miniaturización y dando el salto cualitativo que llevaría a las computadoras actuales y a la microelectrónica en general.<br />
Tanto la física como la tecnología, desde entonces, empujaron hasta el abismo atómico a la miniaturización. Así, en los tiempos de las máquinas moleculares, el nanotransistor no asusta a nadie pero sus descendientes, los transistores de un solo átomo, concebidos en largas noches de vigilia y lujuria cuántica, comienzan a ser algo más que un imposible deseo.</div><br />
<hr /><a href="http://www.blogger.com/post-edit.g?blogID=1627095826387552932&postID=5865810863390481034" target="_new"></a>Tecnología en Telecomunicaciones - conocimientos.com.vehttp://www.blogger.com/profile/13517798918797491823noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-1627095826387552932.post-77141723757023593602010-03-21T23:00:00.002-04:302010-03-24T11:05:06.225-04:30LA LUZ, SU PROPAGACION, DISTRIBUCION Y APLICACIONES<div align="center" class="MsoNormal" style="line-height: 150%; text-align: center;"><st1:personname productid="LA LUZ" w:st="on"><b><span style="color: #003366; font-size: 11pt; line-height: 150%;">LA LUZ</span></b></st1:personname><b><span style="color: #003366; font-size: 11pt; line-height: 150%;">, SU PROPAGACION, DISTRIBUCION Y APLICACIONES</span></b></div><div align="center" class="MsoNormal" style="line-height: 150%; text-align: center;"><b><span style="color: #003366; font-size: 11pt; line-height: 150%;"><br />
</span></b></div><div class="MsoNormal" style="line-height: 150%;"><br />
</div><div class="MsoNormal" style="line-height: 150%;"><span style="font-size: 10pt; line-height: 150%;">Los físicos de hoy interpretan la luz acudiendo a modelos corpusculares u ondulatorios. Determinadas experiencias con la luz son interpretadas de modo satisfactorio recurriendo a propiedades características de las ondas como la frecuencia, longitud de onda, intensidad, fase, polarización. Otras experiencias solo llegan a ser interpretadas de manera satisfactoria recurriendo a un modelo corpuscular en el cual la luz consta de un flujo de fotones, cada uno de ellos llevando una cierta energía y cantidad de movimiento. El modelo corpúscular se asentó con la obra de Newton a inicios del siglo XVIII. La medición de la velocidad de la luz realizada por Foucault fue un duro golpe para este modelo, a partir del cual se predecía que la luz al propagarse por un material lo haría con una velocidad mayor que la que posee en el vacío. Ya para las primeras décadas del siglo XIX el modelo ondulatorio había tomado fuerza siendo uno de sus principales exponentes el físico francés Augusto Fresnel. Los fundamentos de su formalismo, a pesar de haber sido derivado dentro del contexto erróneo de un supuesto medio etéreo en el cual se propagaba la luz, es la base del análisis de las propiedades ópticas de recubrimientos hoy en día. Este modelo ondulatorio llegó a su punto culminante con el tratado de electricidad y magnetismo por James Clerk Maxwell en 1864. Se podría haber pensado entonces que el modelo corpúscular de la luz había pasado a la historia. Pero no fue así. Hechos experimentales como el efecto fotoeléctrico, por cuya explicación recibió Einstein el premio Nobel en 1905, así como el surgimiento de la física cuántica en las primeras décadas del siglo XX dio paso a la llamada dualidad onda-partícula, ya no solo para la luz sino para todo objeto material. Así es como concebimos la luz hoy en día, dentro de esta dualidad: ciertos fenómenos ópticos pueden ser satisfactoriamente interpretados a la luz de conceptos propios de los fenómenos ondulatorios, otros requieren de una perspectiva en la cual la luz es concebida como un flujo de fotones.</span></div><div class="MsoNormal" style="line-height: 150%;"><br />
</div><div class="MsoNormal" style="line-height: 150%;"><span style="font-size: 10pt; line-height: 150%;">Los fenómenos de reflexión, refracción, propagación en línea recta, y los evidentes colores de los objetos fueron fenómenos que llamaron la atención de griegos como Platón y Aristóteles. No fue posible para ellos llegar a una comprensión cualitativa adecuada acerca de la formación de las imágenes en nuestras retinas debido a la acción de los rayos de luz que ingresan a nuestros ojos. Una más adecuada comprensión del fenómeno de la visión se daría a partir del trabajo de Johannes Kepler en los inicios del renacimiento de la física, allá por el siglo XV. </span></div><div class="MsoNormal" style="line-height: 150%;"><br />
</div><div class="MsoNormal" style="line-height: 150%;"><span style="font-size: 10pt; line-height: 150%;">Nuestro entorno está rodeado de fenómenos ópticos, algunos tan llamativos como la casa de los espejos, otros tan prácticos como el uso de vidrios corrugados que no permiten que los rayos de luz que los atraviesan se propaguen en forma paralela unos respecto a otros, tornándose así borrosa la imagen de los objetos. Cuando la luz incide sobre una superficie muy lisa se refleja especularmente, los espejos de nuestros hogares son buenos ejemplos de reflexión especular. Cuando la superficie se torna rugosa, la luz se refleja no solamente con una componente especular sino que también surge luz reflejada en forma difusa. </span></div><div class="MsoNormal" style="line-height: 150%;"><br />
</div><div class="MsoNormal" style="line-height: 150%;"><span style="font-size: 10pt; line-height: 150%;">En el modelo ondulatorio de la luz, ésta es concebida como la superposición de campos eléctricos y magnéticos autosostenidos que se propagan en forma rectilínea llevando consigo energía. La intensidad de la onda es proporcional a esa energía transportada. Se le asocia a esa onda una frecuencia y una longitud de onda, siendo la luz visible aquella que corresponde a longitudes de onda entre los 400 y 700 nm. Longitudes de onda menores corresponden a la luz ultravioleta, rayos X y rayos gama. Longitudes de onda mayores corresponden a la luz infrarroja, microondas, ondas de televisión y radio.</span></div><div class="MsoNormal" style="line-height: 150%;"><br />
</div><div class="MsoNormal" style="line-height: 150%;"><span style="font-size: 10pt; line-height: 150%;">Fue Newton quien mostró que la luz blanca es una superposición de ondas con diferentes frecuencias, pudiéndose descomponer ésta de forma artificial mediante un prisma. Sus investigaciones en óptica se recopilaron en su obra óptica aparecida en 1704, unos años después de su para entonces famosa obra <i>Los Principia</i>. La naturaleza nos deleita con esa descomposición espectral de la luz blanca al producir un arcoiris. La luz solar es refractada en las gotas de lluvia. Hoy en día asociamos a cada color un índice de refracción, y explicamos el diferente grado de refracción de la luz a través del prisma o de las gotas de agua diciendo que hay una dispersión cromática.</span></div><div class="MsoNormal" style="line-height: 150%;"><br />
</div><div class="MsoNormal" style="line-height: 150%;"><span style="font-size: 10pt; line-height: 150%;">Una de las propiedades de la luz es la interferencia: al hacer incidir sobre una pantalla dos haces de luz habrá regiones de la pantalla en donde las ondas que arriban se suman constructivamente creando una intensidad mayor que la que poseen las ondas incidentes, habrán regiones de la pantalla en las cuales las ondas se suman destructivamente, pudiéndose hasta cancelar su efecto. </span></div><div class="MsoNormal" style="line-height: 150%;"><br />
</div><div class="MsoNormal" style="line-height: 150%;"><span style="font-size: 10pt; line-height: 150%;">El hombre ha sacado mucho provecho de esta propiedad de interferencia al crear dispositivos que consisten de dos o más capas sucesivas de materiales dieléctricos, esto es, materiales que no absorben la luz, de modo que escogiendo apropiadamente los espesores de estos y sus índices de refracción se refuerza el grado en que el dispositivo como un todo refleja o transmite la luz. Ya la naturaleza conocía de antemano este efecto y tanto algunas aves, como mariposas, abejones, y peces han sacado provecho del llamado fenómeno de iridescencia.</span></div><div class="MsoNormal" style="line-height: 150%;"><br />
</div><div class="MsoNormal" style="line-height: 150%;"><span style="font-size: 10pt; line-height: 150%;">En el caso de algunas mariposas, la composición estructural de sus alas se asemeja a una estructura laminar con sucesivas capas de material orgánico y aire, lo que explica la interferencia constructiva que se da para ciertas longitudes de onda y ángulos de visión. Los banqueros han sabido sacar provecho de este efecto para proteger sus intereses, mientras que otros se han interesado más en creas materiales antireflectantes: recubrimientos que garantizan un mejor aprovechamiento de la energía electromagnética que incide sobre un medio ya de por sí transparente. Un vidrio corriente refleja cerca del 5% de la luz que incide normalmente sobre él, al recubrirlo con un material también transparente, cuyo índice de refracción se escoge de modo que haya interferencia destructiva entre los rayos de luz reflejados, la reflexión resultante puede bajarse hasta cerca de un 1%.</span></div><div class="MsoNormal" style="line-height: 150%;"><br />
</div><div class="MsoNormal" style="line-height: 150%;"><span style="font-size: 10pt; line-height: 150%;">Otro de los efectos ópticos que la humanidad ha sabido sacar provecho es la reflexión total interna. Cuando la luz viaja de un medio ópticamente más denso hacia uno menos denso, existe un ángulo crítico más allá del cual la luz es por completo reflejada hacia el mismo medio de propagación inicial, no hay luz transmitida hacia el medio menos denso. Las fibras ópticas utilizadas hoy en día en telecomunicaciones y en medicina (para cirugías láser y endoscopías) son reflejos del buen aprovechamiento de este fenómeno de reflexión total interna.</span></div><div class="MsoNormal" style="line-height: 150%;"><br />
</div><div class="MsoNormal" style="line-height: 150%;"><span style="font-size: 10pt; line-height: 150%;">Otra de las propiedades de la luz es su polarización, la cual es determinada por la forma en que el campo eléctrico oscila, pudiendo hacerlo en un plano vertical, uno horizontal, o en forma más complicada. En todo caso, mediante polarizadores podemos suprimir algunas de las componentes de esa polarización reduciendo así la intensidad de la luz. Vidrios polarizados para automóviles y anteojos polarizados para protección de la luz solar son ejemplos del uso de recubrimientos que suprimen parte del grado de polarización de la luz.</span></div><div class="MsoNormal" style="line-height: 150%;"><br />
</div><div class="MsoNormal" style="line-height: 150%;"><span style="font-size: 10pt; line-height: 150%;">Y la óptica no deja de sorprender a los físicos. Nuevas aplicaciones se siguen desarrollando, nuevos materiales que responden de manera intrigante a la luz que se les hace incidir, hasta índices de refracción negativos se reportan en la literatura reciente. </span></div><div class="MsoNormal" style="line-height: 150%;"><br />
</div><div class="MsoNormal" style="line-height: 150%;"><span style="font-size: 10pt; line-height: 150%;">Los cristales electrónicos, aquellos en los cuales los electrones se encuentran con un medio cristalino consistente de núcleos iónicos ordenados, geométricamente dispuestos de forma que su interacción con ellos determina la existencia de bandas de energía que le son prohibidas a estos electrones, han sido la base de la revolución electrónica de la segunda mitad del siglo XX. Y de nuevo mirando a la naturaleza, a sus ópalos, el hombre se ha dado cuenta de que es posible imitar a los cristales electrónicos para obtener cristales fotónicos: arreglos periódicos de diminutas esferas hace que los fotones al propagarse a través de este tipo de material tengan bandas de frecuencia o energía que le son prohibidas. </span></div><div class="MsoNormal" style="line-height: 150%;"><br />
</div><div class="MsoNormal" style="line-height: 150%;"><span style="font-size: 10pt; line-height: 150%;">Allá por 1926, Einstein y Heisenberg tuvieron un encuentro no muy amistoso en <st1:personname productid="la Universidad" w:st="on">la Universidad</st1:personname> de Berlín, luego de un seminario dado por Heisenberg en el cual expuso su formulación de la mecánica cuántica. "Dios no juega a los dados" le dijo Einstein a Heisenberg, aludiendo a su no aceptación de la interpretación probabilística subyacente en el formalismo de la nueva física cuántica. La argumentación de Heisenberg a la obstinada posición de Einstein resaltaba el hecho de que aún al hablar de física cuántica recurrimos al lenguaje de la física clásica para poder entendernos, al menos parcialmente. Algo semejante nos sucede hoy en día con la luz, todavía no la terminamos de comprender bien, pero es a través de ella, actuando sobre nuestros ojos, que adquirimos mayor noción de un entorno que sabemos no necesariamente lo podemos interpretar a la luz de la física clásica. Pudiendo mediar dispositivos receptores y amplificadores de señales eléctricas, y tratamiento de imágenes, lo cierto es que es la luz quien al final nos develará una imagen susceptible de analizar.</span></div><div class="MsoNormal" style="line-height: 150%;"><br />
</div><div class="MsoNormal" style="line-height: 150%;"><span style="font-size: 10pt; line-height: 150%;">Es por medio de ella que se ha hecho realidad aquellos que para los griegos del siglo IV antes de Cristo era una utopía: ver los átomos, ver la superficie de un grano de sal a nivel atómico, percatarnos de la ausencia de un átomo que debiera estar ahí. Es a través de la luz que podemos ver la rugosidad de superficies que en primera instancia nos parecerían lisas, es la luz la que nos trae la imagen de diminutas bacterias en la punta de una aguja, la que nos hace ver distantes objetos que forman parte del Universo, aún aquellos ubicados a miles de millones de años luz. No basta conocer solo el origen de esa luz, cuáles son sus fuentes, es necesario tomar en consideración cómo se modifica hasta llegar a nosotros, el polvo galáctico puede desviar nuestra atención.</span></div><div class="MsoNormal" style="line-height: 150%;"><br />
</div><div class="MsoNormal" style="line-height: 150%;"><span style="font-size: 10pt; line-height: 150%;">También la luz se ha visto envuelta en otros escándalos: los recientemente desarrollados métodos de enfriamiento mediante luz láser. Temperaturas de hasta 10-9 K han podido ser obtenidas favoreciéndose así la formación de los llamados condensados de Bose-Einstein.</span></div><div class="MsoNormal" style="line-height: 150%;"><br />
</div><div class="MsoNormal" style="line-height: 150%;"><span style="font-size: 10pt; line-height: 150%;">Mucho se ha avanzado desde <st1:personname productid="la Optica" w:st="on">la Optica</st1:personname> newtoniana, pasando por la creación del transistor y su acelerada miniaturización, pero algunos vislumbran este siglo XXI que recién iniciamos como el siglo de los circuitos fotónicos. <br />
</span></div><div class="MsoNormal" style="line-height: 150%;"><br />
<span style="font-size: 10pt; line-height: 150%;"></span></div><div class="MsoNormal" style="line-height: 150%;"><span class="Apple-style-span" style="font-family: Arial; font-size: 48px; line-height: 55px;"><span class="Apple-style-span" style="font-family: 'Times New Roman'; font-size: 16px; line-height: normal;">Nombre: Luiggi D. Escalante Sarmiento<br />
CI. 18.878.611<br />
Materia: EES</span></span></div><div class="MsoNormal" style="line-height: 150%;"><span class="Apple-style-span" style="font-family: Arial; font-size: 48px; line-height: 55px;"><span class="Apple-style-span" style="font-family: 'Times New Roman'; font-size: 16px; line-height: normal;">Fuente: http://www.conicit.go.cr/documentos/documentos/listadocs/la_luz.html<br />
</span></span></div><br />
<hr /><a href="http://www.blogger.com/post-edit.g?blogID=1627095826387552932&postID=7714172375702359360" target="_new"></a>Tecnología en Telecomunicaciones - conocimientos.com.vehttp://www.blogger.com/profile/13517798918797491823noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-1627095826387552932.post-24990854245162419502010-03-21T22:42:00.002-04:302010-03-24T11:04:49.534-04:30La energía NuclearLa energía es la capacidad que poseen los cuerpos para producir <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos34/el-trabajo/el-trabajo.shtml" id="autolink">Trabajo</a>, es decir la cantidad de energía que contienen los cuerpos se mide por <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos/fintrabajo/fintrabajo.shtml" id="autolink">el trabajo</a> que son capaces de realizar<br />
La energía nuclear es aquella que se libera como resultado de una reacción nuclear. Se puede obtener por el <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos14/administ-procesos/administ-procesos.shtml#PROCE" id="autolink">proceso</a> de Fisión Nuclear (división de núcleos atómicos pesados) o bien por <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos54/modelo-acuerdo-fusion/modelo-acuerdo-fusion.shtml" id="autolink">Fusión</a> Nuclear (unión de núcleos atómicos muy livianos). En las reacciones nucleares se libera una gran cantidad de energía debido a que parte de la masa de las partículas involucradas en el proceso, se transforma directamente en energía. Lo anterior se puede explicar basándose en la relación Masa-Energía <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos12/elproduc/elproduc.shtml" id="autolink">producto</a> de la genialidad del gran físico Albert Einstein.<br />
Para conocer que es la energía nuclear primero debemos conocer que es, como se transforma, y obtiene la energía, y los diferentes tipos de energía. De igual forma se debe tener un <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos/epistemologia2/epistemologia2.shtml" id="autolink">conocimiento</a> claro de los conceptos básicos utilizados en la <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/Fisica/index.shtml" id="autolink">física</a> nuclear.<br />
Los primeros pasos que dio <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos15/fundamento-ontologico/fundamento-ontologico.shtml" id="autolink">el hombre</a> para la obtención y transformación de esta <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos901/debate-multicultural-etnia-clase-nacion/debate-multicultural-etnia-clase-nacion.shtml" id="autolink">clase</a> de energía, data de los años 1930-1945, cuando se obtuvo en forma artificial y controlada esta forma de energía, para la <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos35/materiales-construccion/materiales-construccion.shtml" id="autolink">construcción</a> de la primera bomba atómica. Desde entonces se han realizado adelantos he <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos11/norma/norma.shtml" id="autolink">investigaciones</a> en este campo para su aplicación para el beneficio de la humanidad.<br />
<ol start="2" type="I"><li><b>ENERGIA</b></li>
</ol>La Energía es un <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos10/teca/teca.shtml" id="autolink">concepto</a> esencial de las <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos11/concient/concient.shtml" id="autolink">ciencias</a>. Desde un punto de vista material complejo de definir. La más básica de sus definiciones indica que se trata de la capacidad que poseen los cuerpos para producir Trabajo, es decir la cantidad de energía que contienen los cuerpos se mide por el trabajo que son capaces de realizar.<br />
La realidad del mundo físico demuestra que la energía, siendo única, puede presentarse bajo diversas Formas capaces de Transformarse unas a otras.<br />
<ul><li>Formas de Energía</li>
</ul>Algunas formas básicas de energía son:<br />
<ul><li>Energía <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos12/moviunid/moviunid.shtml" id="autolink">Mecánica</a>.</li>
</ul>Por ejemplo, aquella que poseen los cuerpos en <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos15/kinesiologia-biomecanica/kinesiologia-biomecanica.shtml" id="autolink">movimiento</a>, o bien la <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos901/interaccion-comunicacion-exploracion-teorica-conceptual/interaccion-comunicacion-exploracion-teorica-conceptual.shtml" id="autolink">interacción</a> gravitatoria entre <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos15/origen-tierra/origen-tierra.shtml" id="autolink">la Tierra</a> y la Luna.<br />
<ul><li>Energía Electromagnética.</li>
</ul>Generada por Campos Electrostáticos, Campos Magnéticos o bien por Corrientes Eléctricas.<br />
<ul><li>Energía Térmica.</li>
</ul>Energía interna de los cuerpos que se manifiesta externamente en forma de <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos15/transf-calor/transf-calor.shtml" id="autolink">Calor</a>.<br />
<ul><li>Energía <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/Quimica/index.shtml" id="autolink">Química</a>.</li>
</ul>Energía que poseen los compuestos. Se pone de manifiesto por el proceso de conversión generado en una reacción química.<br />
<ul><li>Energía Metabólica.</li>
</ul>Es la generada por los organismos vivos gracias a <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos14/administ-procesos/administ-procesos.shtml#PROCE" id="autolink">procesos</a> químicos de oxidación como producto de los <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos7/alim/alim.shtml" id="autolink">alimentos</a> que ingieren.<br />
<ul><li>Fuentes y transformaciones de energía</li>
</ul>Las <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos10/formulac/formulac.shtml#FUNC" id="autolink">fuentes</a> de energía se pueden clasificar en:<br />
<ol><li>Fuentes de energía renovables</li>
</ol>Las energías renovables son aquellas que llegan en forma contínua a la <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos11/tierreco/tierreco.shtml" id="autolink">Tierra</a> y que a escalas de <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos901/evolucion-historica-concepciones-tiempo/evolucion-historica-concepciones-tiempo.shtml" id="autolink">tiempo</a> real parecen ser inagotables.<br />
Son fuentes de energía renovable:<br />
<ul><li>Energía Hidráulica</li>
</ul>Es aquella energía obtenida principalmente de las corrientes de <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos14/problemadelagua/problemadelagua.shtml" id="autolink">agua</a> de los ríos. <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos14/problemadelagua/problemadelagua.shtml" id="autolink">El agua</a> de un río se almacena en grandes embalses artificiales que se ubican a gran altura respecto de un nivel de referencia. El agua adquiere una importante cantidad de energía potencial (aquella que poseen los cuerpos que se encuentran a cierta altura respecto de un nivel de referencia). Posteriormente, el agua se deja caer por medio de ductos hasta el nivel de referencia, por lo tanto toda su energía potencial se forma en energía cinética (aquella que posee un cuerpo gracias a su <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos12/elorigest/elorigest.shtml" id="autolink">estado</a> de movimiento). La energía cinética de las caídas de agua se aprovecha, por ejemplo, para mover turbinas generadoras de <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos10/nofu/nofu.shtml" id="autolink">electricidad</a>, tal es el principio de las Centrales Hidroeléctricas.<br />
<ul><li>Energía Solar</li>
</ul><div align="center"><img height="251" src="http://www.monografias.com/trabajos/enuclear/Image850.gif" width="258" /></div>Es la energía que llega a la Tierra proveniente de la estrella más cercana a nuestro planeta: <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos12/sol/sol.shtml#sol" id="autolink">El Sol</a>. Esta energía abarca un amplio espectro de <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos/enuclear/enuclear.shtml" id="autolink">Radiación</a> Electromagnética, donde la <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos5/natlu/natlu.shtml" id="autolink">luz</a> solar es la parte visible de tal espectro. La energía solar es generada por la llamada Fusión Nuclear que es la fuente de vida de todas las estrellas del <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos7/creun/creun.shtml" id="autolink">Universo</a>.<br />
El <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos15/fundamento-ontologico/fundamento-ontologico.shtml" id="autolink">hombre</a> puede transformar la energía solar en energía térmica o eléctrica. En el primer caso la energía solar es aprovechada para elevar la <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos/termodinamica/termodinamica.shtml" id="autolink">temperatura</a> de un fluido, como por ejemplo el agua, y en el segundo caso la energía luminosa del sol transportada por sus fotones de luz incide sobre la superficie de un material semiconductor (ej.: el silicio), produciendo el movimiento de ciertos electrones que componen la <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos15/todorov/todorov.shtml#INTRO" id="autolink">estructura</a> atómica del material. Un movimiento de electrones produce una <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos11/coele/coele.shtml" id="autolink">corriente eléctrica</a> que se puede utilizar como fuente de energía de componentes eléctricos o bien electrónicos. Es el caso del principio de funcionamiento de las calculadoras solares.<br />
<ul><li>Energía Eólica</li>
</ul>Esta energía es producida por los vientos generados en la <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos/atm/atm.shtml" id="autolink">atm</a>ósfera terrestre. Se puede transformar en energía eléctrica mediante el uso de turbinas eólicas que basan su funcionamiento en el giro de aspas movidas por los vientos. Bajo el mismo principio se puede utilizar como mecanismo de extracción de aguas subterráneas o de ciertos tipos de molinos para la <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/Agricultura_y_Ganaderia/index.shtml" id="autolink">agricultura</a>.<br />
Al igual que la energía solar se trata de un tipo de energía limpia, la cual sin embargo presenta dificultades, pues no existen en la <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos36/naturaleza/naturaleza.shtml" id="autolink">naturaleza</a> flujos de <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos/aire/aire.shtml" id="autolink">aire</a> constantes en el tiempo, más bien son dispersos e intermitentes.<br />
Este tipo de energía puede ser de gran <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos4/costo/costo.shtml" id="autolink">utilidad</a> en regiones aisladas y de difícil acceso y que tienen necesidades de energía eléctrica, y cuyos vientos son apreciables en el transcurso del año.<br />
<div align="right"><img height="318" src="http://www.monografias.com/trabajos/enuclear/Image851.gif" width="472" /></div><ul><li>Biomasa</li>
</ul>Esta energía se obtiene de ciertos compuestos orgánicos que se han producido en el tiempo por procesos naturales, es decir, producto de transformaciones químicas y biológicas sobre algunas especies vegetales o bien sobre ciertos <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos14/propiedadmateriales/propiedadmateriales.shtml" id="autolink">materiales</a>. Un ejemplo de tal proceso lo constituyen los residuos forestales, los residuos de la agricultura y los residuos domésticos. Estos residuos se transforman con posterioridad en combustibles. En el caso de los residuos domésticos es necesario como paso previo a la obtención de energía, un <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos7/plane/plane.shtml" id="autolink">plan</a> amplio para la adecuada clasificación de las basuras y su posterior <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos11/recibas/recibas.shtml" id="autolink">reciclaje</a>.<br />
<ul><li>Energía Mareomotriz</li>
</ul><div align="center"><img height="162" src="http://www.monografias.com/trabajos/enuclear/Image852.gif" width="240" /></div>Es la energía obtenida del movimiento de las mareas y las olas del mar. El Movimiento de mareas es generado por la interacción gravitatoria entre la Tierra y la Luna. Tal movimiento se utiliza para traspasar energía cinética a generadores de electricidad.<br />
La gran dificultad para la obtención de este tipo de energía es por una parte su alto <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos7/coad/coad.shtml#costo" id="autolink">costo</a> y el establecimiento de un lugar apto geográficamente para confinar grandes masas de agua en recintos naturales.<br />
<ol><li>Fuentes de energía no renovables</li>
</ol>Son fuentes de energía no renovables aquellas que se encuentran en forma limitada en nuestro planeta y se agotan a medida que se les consume.<br />
Son fuentes de energía no renovables:<br />
<ul><li>El Carbón</li>
<li>El Petróleo</li>
<li>El <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos10/gase/gase.shtml" id="autolink">Gas</a> Natural</li>
<li>La Energía Geotérmica</li>
<li>La Energía Nuclear (Esta forma de energía será explicada en el Capitulo <b>III ENERGIA NUCLEAR</b>)</li>
<li>El Carbón</li>
</ul>Es un combustible fósil, formado por la acumulación de vegetales durante el Periodo Carbonífero de la era Primaria de nuestro planeta. Estos vegetales a lo largo del tiempo han sufrido el encierro en el subsuelo terrestre, experimentando cambios de <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos11/presi/presi.shtml" id="autolink">presión</a> y temperatura lo que ha posibilitado la <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos35/categoria-accion/categoria-accion.shtml" id="autolink">acción</a> de reacciones químicas que los han transformado en variados tipos de carbón mineral.<br />
<ul><li>El Petróleo</li>
</ul>Es un <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos35/obtencion-aceite/obtencion-aceite.shtml" id="autolink">aceite</a> natural de origen mineral constituido por una mezcla de <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos10/petro/petro.shtml#hidro" id="autolink">hidrocarburos</a>. Estos hidrocarburos se producen por antiguos restos de organismos vegetales, organismos acuáticos y organismos vivos depositados en las profundidades de la corteza terrestre en forma de sedimentos.<br />
<ul><li>El Gas Natural</li>
</ul>Es una mezcla de <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos13/termodi/termodi.shtml#teo" id="autolink">gases</a> combustibles depositados en forma natural en el subsuelo de la Tierra y que poseen un gran <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos35/el-poder/el-poder.shtml" id="autolink">poder</a> calorífico. En ocasiones los yacimientos de <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos10/gase/gase.shtml" id="autolink">gas natural</a> se encuentran acompañados por yacimientos de <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos10/petro/petro.shtml#pe" id="autolink">petróleo</a>.<br />
El principal componente del gas natural es el <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos36/metano/metano.shtml" id="autolink">metano</a> y en menor proporción los gases de etano, propano y butano.<br />
<ul><li>Energía Geotérmica</li>
</ul>Energía contenida también en el interior de la Tierra en forma de gases. Al ser extraída se presenta en forma de gases de alta temperatura (fumarolas), en forma de vapor y agua hirviendo (geyser) y en forma de agua caliente (fuentes termales).<br />
<ol start="2" type="I"><li><b>Energia Nuclear</b></li>
</ol>La energía nuclear es aquella que se libera como resultado de una reacción nuclear. Se puede obtener por el proceso de Fisión Nuclear (división de núcleos atómicos pesados) o bien por Fusión Nuclear (unión de núcleos atómicos muy livianos). En las reacciones nucleares se libera una gran cantidad de energía debido a que parte de la masa de las partículas involucradas en el proceso, se transforma directamente en energía. Lo anterior se puede explicar basándose en la relación Masa-Energía producto de la genialidad del gran físico Albert Einstein.<br />
Con relación a la liberación de energía, una reacción nuclear es un millar de veces más energética que una reacción química, por ejemplo la generada por la <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos14/impacto-ambiental/impacto-ambiental.shtml" id="autolink">combustión</a> del combustible fósil del metano.<br />
ELEMENTOS DE FISICA NUCLEAR<br />
<ul><li>Un Poco de Historia</li>
</ul>Cinco siglos antes de Cristo, los <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos2/sintefilos/sintefilos.shtml" id="autolink">filósofos</a> griegos se preguntaban si la <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos10/lamateri/lamateri.shtml" id="autolink">materia</a> podía ser dividida indefinidamente o si llegaría a un punto que tales partículas fueran indivisibles. Es así, como Demócrito formula la <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos4/epistemologia/epistemologia.shtml" id="autolink">teoría</a> de que la materia se compone de partículas indivisibles, a las que llamó átomos (del griego átomos, indivisible).<br />
En 1803 el químico <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos16/manual-ingles/manual-ingles.shtml" id="autolink">inglés</a> John Dalton propone una nueva teoría sobre la <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos12/consti/consti.shtml" id="autolink">constitución</a> de la materia. Según Dalton toda la materia se podía dividir en dos grandes <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos11/grupo/grupo.shtml" id="autolink">grupos</a>: los elementos y los compuestos. Los elementos estarían constituidos por unidades fundamentales, que en honor a Demócrito, Dalton denominó átomos. Los compuestos se constituirían de moléculas, cuya estructura viene dada por la unión de átomos en proporciones definidas y constantes. La teoría de Dalton seguía considerando el hecho de que los átomos eran partículas indivisibles.<br />
Hacia finales del siglo XIX, se descubrió que los átomos no son indivisibles, pues se componen de varios tipos de partículas elementales. La primera en ser descubierta fue el electrón en el año 1897 por el investigador Sir Joseph Thomson, quién recibió el Premio Nobel de Física en 1906. Posteriormente, Hantaro Nagaoka (1865-1950) durante sus trabajos realizados en Tokio, propone su teoría según la cual los electrones girarían en órbitas alrededor de un cuerpo central cargado positivamente, al igual que los <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos/sistsolar/sistsolar.shtml" id="autolink">planetas</a> alrededor del Sol. Hoy día sabemos que la carga positiva del <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos/atomo/atomo.shtml" id="autolink">átomo</a> se concentra en un denso núcleo muy pequeño, en cuyo alrededor giran los electrones.<br />
El núcleo del átomo se descubre gracias a los trabajos realizados en la <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos13/admuniv/admuniv.shtml" id="autolink">Universidad</a> de Manchester, bajo la <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos15/direccion/direccion.shtml" id="autolink">dirección</a> de Ernest Rutherford entre los años 1909 a 1911. El experimento utilizado consistía en dirigir un haz de partículas de cierta energía contra una plancha metálica delgada, de las probabilidades que tal barrera desviara la trayectoria de las partículas, se dedujo la <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos11/travent/travent.shtml" id="autolink">distribución</a> de la carga eléctrica al interior de los átomos.<br />
<ul><li>Constitución del Atomo y <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos/adolmodin/adolmodin.shtml" id="autolink">Modelos</a> Atómicos</li>
</ul>La <a class="autolink" href="http://monografias.com/trabajos10/anali/anali.shtml" id="autolink">descripción</a> básica de la constitución atómica, reconoce la existencia de partículas con carga eléctrica negativa, llamados electrones, los cuales giran en diversas órbitas (niveles de energía) alrededor de un núcleo central con carga eléctrica positiva. El átomo en su conjunto y sin la presencia de perturbaciones externas es eléctricamente neutro.<br />
El núcleo lo componen los protones con carga eléctrica positiva, y los neutrones que no poseen carga eléctrica.<br />
El tamaño de los núcleos atómicos para los diversos elementos están comprendidos entre una cienmilésima y una diezmilésima del tamaño del átomo.<br />
La cantidad de protones y de electrones presentes en cada átomo es la misma. Esta cantidad recibe el nombre de número atómico, y se designa por la letra "Z". A la cantidad total de protones más neutrones presentes en un núcleo atómico se le llama número másico y se designa por la letra "A".<br />
Si designamos por "X" a un elemento químico cualquiera, su número atómico y másico se representa por la siguiente simbología:<br />
ZXA<br />
Por ejemplo, para el <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos34/hidrogeno/hidrogeno.shtml" id="autolink">Hidrogeno</a> tenemos: 1H1.<br />
Si bien, todas las características anteriores de la constitución atómica, hoy en día son bastante conocidas y aceptadas, a través de la <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/Historia/index.shtml" id="autolink">historia</a> han surgido diversos modelos que han intentado dar respuesta sobre la estructura del átomo. Algunos de tales modelos son los siguientes:<br />
<ol type="a"><li style="display: inline; list-style-image: none; list-style-position: outside; list-style-type: none;"> Thomson sugiere un <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos/adolmodin/adolmodin.shtml" id="autolink">modelo</a> atómico que tomaba en cuenta la existencia del electrón, descubierto por él en 1897. Su modelo era estático, pues suponía que los electrones estaban en reposo dentro del átomo y que el conjunto era eléctricamente neutro. Con este modelo se podían explicar una gran cantidad de fenómenos atómicos conocidos hasta la fecha. Posteriormente, el descubrimiento de nuevas partículas y los <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos10/cuasi/cuasi.shtml" id="autolink">experimentos</a> llevado a cabo por Rutherford demostraron la inexactitud de tales ideas.<br />
</li>
<li> El Modelo de Thomson Basado en los resultados de su trabajo que demostró la existencia del núcleo atómico, Rutherford sostiene que casi la totalidad de la masa del átomo se concentra en un núcleo central muy diminuto de carga eléctrica positiva. Los electrones giran alrededor del núcleo describiendo órbitas circulares. Estos poseen una masa muy ínfima y tienen carga eléctrica negativa. La carga eléctrica del núcleo y de los electrones se neutralizan entre sí, provocando que el átomo sea eléctricamente neutro.<br />
El modelo de Rutherford tuvo que ser abandonado, pues el movimiento de los electrones suponía una pérdida continua de energía, por lo tanto, el electrón terminaría describiendo órbitas en espiral, precipitándose finalmente hacia el núcleo. Sin embargo, este modelo sirvió de base para el modelo propuesto por su discípulo Neils Bohr, marcando el inicio del estudio del núcleo atómico, por lo que a Rutherford se le conoce como el padre de la era nuclear.<br />
</li>
<li> El Modelo de Rutherford El físico danés <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos36/modelo-atomico-bohr/modelo-atomico-bohr.shtml" id="autolink">Niels Bohr</a> (Premio Nobel de Física 1922), postula que los electrones giran a grandes velocidades alrededor del núcleo atómico. Los electrones se disponen en diversas órbitas circulares, las cuales determinan diferentes niveles de energía. El electrón puede acceder a un nivel de energía superior, para lo cual necesita "absorber" energía. Para volver a su nivel de energía original es necesario que el electrón emita la energía absorbida (por ejemplo en forma de radiación). Este modelo, si bien se ha perfeccionado con el tiempo, ha servido de base a la moderna física nuclear.<br />
</li>
<li>El Modelo de Bohr</li>
<li>Modelo Mecano - Cuántico</li>
</ol>Se inicia con los estudios del físico francés Luis De Broglie, quién recibió el Premio Nobel de Física en 1929. Según De Broglie, una partícula con cierta cantidad de movimiento se comporta como una onda. En tal sentido, el electrón tiene un <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos16/comportamiento-humano/comportamiento-humano.shtml" id="autolink">comportamiento</a> dual de onda y corpúsculo, pues tiene masa y se mueve a velocidades elevadas. Al comportarse el electrón como una onda, es difícil conocer en forma simultánea su posición exacta y su <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos13/cinemat/cinemat2.shtml#TEORICO" id="autolink">velocidad</a>, por lo tanto, sólo existe la <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos54/resumen-estadistica/resumen-estadistica.shtml" id="autolink">probabilidad</a> de encontrar un electrón en cierto momento y en una región dada en el átomo, denominando a tales regiones como niveles de energía. La idea principal del postulado se conoce con el nombre de Principio de Incertidumbre de Heisenberg.<br />
<ul><li>Radiactividad</li>
</ul><ol type="a"><li style="display: inline; list-style-image: none; list-style-position: outside; list-style-type: none;"> En Febrero de 1896, el físico francés Henri Becquerel investigando con cuerpos fluorescentes (entre ellos el Sulfato de Uranio y el Potasio), halló una nueva <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos16/romano-limitaciones/romano-limitaciones.shtml" id="autolink">propiedad</a> de la materia a la que posteriormente Marie Curie llamó "Radiactividad". Se descubre que ciertos elementos tenían la propiedad de emitir radiaciones semejantes a los <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos11/gamma/gamma.shtml" id="autolink">rayos X</a> en forma espontánea. Tal radiación era penetrante y provenía del cristal de Uranio sobre el cual se investigaba.<br />
Marie y Pierre Curie al proseguir los estudios encontraron fuentes de radiación natural bastante más poderosas que el Uranio original, entre estos el Polonio y el <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos13/radio/radio.shtml" id="autolink">Radio</a>.<br />
La radiactividad del elemento no dependía de la naturaleza física o química de los átomos que lo componen, sino que era una propiedad radicada en el interior mismo del átomo.<br />
Hoy en día se conocen más de 40 elementos radiactivos naturales, que corresponden a los elementos más pesados. Por arriba del número atómico 83, todos los núcleos naturales son radiactivos.<br />
Desintegraciones Alfa, Beta, Gamma.<br />
La radiactividad es un fenómeno que se origina exclusivamente en el núcleo de los átomos radiactivos. La causa que los origina probablemente se debe a la variación en la cantidad de partículas que se encuentran en el núcleo.<br />
Cuando el núcleo atómico es inestable a causa del gran número de protones que posee (ocurre en los elementos más pesados, es decir con Z = 83 o superior), la estabilidad es alcanzada, con frecuencia, emitiendo una partícula alfa, es decir, un núcleo de Helio (2He4) formado por dos protones y dos neutrones.<br />
Cuando la relación de neutrones/protones en un núcleo atómico es elevada, el núcleo se estabiliza emitiendo un neutrón, o bien como ocurre con frecuencia, emitiendo una partícula beta, es decir, un electrón.<br />
Cuando la relación de neutrones/protones es muy pequeña, debe ocurrir una disminución en el número de protones o aumentar el número de neutrones para lograr la estabilidad del núcleo. Esto ocurre con la emisión de un electrón positivo o positrón, o bien absorbiendo el núcleo un electrón orbital.<br />
Los rayos gamma son <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos5/elso/elso.shtml#ondas" id="autolink">ondas</a> electromagnéticas de gran energía, muy parecidos a los rayos X, y en ciertas ocasiones se presentan cuando ocurre una desintegración de partículas beta, o bien una emisión de positrones. Por lo tanto, la radiación gamma no posee carga eléctrica y su naturaleza ondulatoria permite describir su energía en relación a su frecuencia de emisión.<br />
</li>
<li>Radiactividad Natural</li>
<li>Radiactividad Artificial</li>
</ol>Al bombardear diversos núcleos atómicos con partículas alfa de gran energía, se pueden transformar en un núcleo diferente, por lo tanto, se transforma en un elemento que no existe en la naturaleza. Los esposos Irene Curie y Frédé<a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos56/teoria-ric/teoria-ric.shtml" id="autolink">ric</a> Joliot, experimentando con tales procesos descubren la radiactividad artificial, pues se percatan que al bombardear ciertos núcleos con partículas procedentes de fuentes radiactivas estos se vuelven radiactivos. Si la energía de las partículas es adecuada, entonces puede penetrar en el núcleo generando su inestabilidad y por ende, induciendo su desintegración radiactiva.<br />
Desde el descubrimiento de los primeros elementos radiactivos artificiales, el hombre ha logrado en el tiempo obtener una gran cantidad de ellos. Es clave en este proceso la aparición de los llamados aceleradores de partículas y de los reactores nucleares. Estos últimos son fuente importante de neutrones que son utilizados para producir gran variedad de radioisótopos.<br />
<ul><li>Radiaciones</li>
</ul><ol type="a"><li style="display: inline; list-style-image: none; list-style-position: outside; list-style-type: none;"> Son radiaciones con energía necesaria para arrancar electrones de los átomos. Cuando un átomo queda con un exceso de carga eléctrica, ya sea positiva o negativa, se dice que se ha convertido en un ión (positivo o negativo).<br />
Son radiaciones ionizantes los rayos X, las radiaciones alfa, beta, gamma y la emisión de neutrones.<br />
La radiación cósmica (proveniente del Sol y del espacio interestelar) también es un tipo de radiación ionizante, pues está compuesta por radiaciones electromagnéticas y por partículas con gran cantidad de energía. Es así como, los llamados rayos cósmicos blandos, se componen principalmente de rayos gamma, electrones o positrones, y la radiación cósmica primaria (que llega a las capas más altas de la atmósfera) se compone fundamentalmente de protones. Cuando la radiación cósmica interactúa con la atmósfera de la Tierra, se forman en ella átomos radiactivos (como el Tritio y el <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos14/ciclos-quimicos/ciclos-quimicos.shtml#car" id="autolink">Carbono</a>-14) y se producen partículas alfa, neutrones o protones.<br />
Las radiaciones ionizantes pueden provocar reacciones y cambios químicos con el material con el cual interaccionan. Por ejemplo, son capaces de romper los <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos7/enqui/enqui.shtml" id="autolink">enlaces químicos</a> de las moléculas o generar cambios genéticos en <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos/celula/celula.shtml" id="autolink">células</a> reproductoras.<br />
</li>
<li>Radiaciones Ionizantes</li>
<li>Radiaciones No Ionizantes</li>
</ol>Son aquellas que no son capaces de producir iones al interactuar con los átomos de un material.<br />
Las radiaciones no ionizantes se pueden clasificar en dos grandes grupos: los campos electromagnéticos y las radiaciones ópticas.<br />
Dentro de los campos electromagnéticos se pueden distinguir aquellos generados por las líneas de corriente eléctrica o por campos eléctricos estáticos. Otros ejemplos son las ondas de radiofrecuencia, utilizadas por las emisoras de radio en sus transmisiones, y las <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos12/comsat/comsat.shtml#DISPOSIT" id="autolink">microondas</a> utilizadas en electrodomésticos y en el área de las <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos33/telecomunicaciones/telecomunicaciones.shtml" id="autolink">telecomunicaciones</a>.<br />
Entre las radiaciones ópticas se pueden mencionar los rayos <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos/laser/laser.shtml" id="autolink">láser</a>, los rayos infrarrojos, la luz visible y la radiación ultravioleta. Estas radiaciones pueden provocar calor y ciertos efectos fotoquímicos al actuar sobre el cuerpo humano.<br />
<ul><li>Fisión Nuclear</li>
</ul><div align="center"><img height="200" src="http://www.monografias.com/trabajos/enuclear/Image853.gif" width="289" /></div>Es una reacción nuclear que tiene lugar por la rotura de un núcleo pesado al ser bombardeado por neutrones de cierta velocidad. A raíz de esta división el núcleo se separa en dos fragmentos acompañado de una emisión de radiación, liberación de 2 ó 3 nuevos neutrones y de una gran cantidad de energía (200 MeV) que se transforma finalmente en calor.<br />
Los neutrones que escapan de la fisión, al bajar su energía cinética, se encuentran en condiciones de fisionar otros núcleos pesados, produciendo una Reacción Nuclear en Cadena. Cabe señalar, que los núcleos atómicos utilizados son de Uranio - 235.<br />
El proceso de la fisión permite el funcionamiento de los Reactores Nucleares que actualmente operan en el mundo.<br />
<ul><li>Fusión Nuclear</li>
</ul>La fusión nuclear ocurre cuando dos núcleos atómicos muy livianos se unen, formando un núcleo atómico más pesado con mayor estabilidad. Estas reacciones liberan energías tan elevadas que en la actualidad se estudian formas adecuadas para mantener la estabilidad y confinamiento de las reacciones.<br />
La energía necesaria para lograr la unión de los núcleos se puede obtener utilizando energía térmica o bien utilizando aceleradores de partículas. Ambos <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos11/metods/metods.shtml" id="autolink">métodos</a> buscan que la velocidad de las partículas aumente para así vencer las fuerzas de repulsión electrostáticas generadas al momento de la colisión necesaria para la fusión.<br />
Para obtener núcleos de átomos aislados, es decir, separados de su envoltura de electrones, se utilizan gases sobrecalentados que constituyen el denominado Plasma Físico. Este proceso es propio del Sol y las estrellas, pues se tratan de gigantescas <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos15/todorov/todorov.shtml#INTRO" id="autolink">estructuras</a> de <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos15/separacion-mezclas/separacion-mezclas.shtml" id="autolink">mezclas</a> de gases calientes atrapadas por las fuerzas de gravedad estelar.<br />
El confinamiento de las partículas se logra utilizando un "Confinamiento Magnético", o bien un "Confinamiento Inercial". El Confinamiento Magnético aprovecha el hecho que el plasma está compuesto por partículas (núcleos) con carga eléctrica. Se sabe que si una de estas partículas interactúa con un <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos12/magne/magne.shtml#ca" id="autolink">Campo Magnético</a> su trayectoria y velocidad cambian, quedando atrapadas por dicho Campo. El Confinamiento Inercial permite comprimir el plasma hasta obtener densidades de 200 a 1000 veces mayor que la de sólidos y líquidos. Cuando se logra la compresión deseada se eleva la temperatura del elemento, lo que facilita aún más el proceso de la fusión.<br />
La fusión nuclear se puede representar por el siguiente esquema y relación de <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos/tomadecisiones/tomadecisiones.shtml" id="autolink">equilibrio</a>:<br />
2H + 2H 3He + 1n+ 3,2 MeV<br />
<div align="center"><img height="311" src="http://www.monografias.com/trabajos/enuclear/Image854.gif" width="256" /></div><ol start="2" type="I"><li><b>INTERACCION DE LA RADIACION IONIZANTE CON LA MATERIA</b></li>
</ol>El efecto inmediato de las radiaciones ionizantes al interactuar con la materia es la ionización, es decir la creación de iones positivos o negativos.<br />
Otro efecto que genera la radiación ionizante es conocido con el nombre de "excitación del átomo". La excitación ocurre cuando un electrón salta a una órbita o nivel de energía superior, para después volver a su órbita original, emitiendo energía en el transcurso del proceso.<br />
<ol><li style="list-style-image: none; list-style-position: outside; list-style-type: none;"> La partícula alfa se compone de 2 protones y 2 neutrones. Su poder de penetración en la materia es muy bajo y sólo es capaz de recorrer algunos centímetros en el aire. Su corto recorrido describe una trayectoria prácticamente en línea recta. Cuando penetra la materia presenta un alto poder de ionización, formando verdaderas columnas de iones ( cuando penetra en un centímetro de aire puede producir hasta 30.000 pares de iones).<br />
<br />
<div align="center"><img height="130" src="http://www.monografias.com/trabajos/enuclear/Image855.gif" width="393" /></div></li>
<li> Interacción de las Radiaciones Alfa con la Materia La masa de las partículas beta (electrones negativos) es muy pequeña, por lo tanto, su movilidad es mayor respecto de las partículas alfa. Durante su recorrido cambia fácilmente de trayectoria y su alcance y poder de penetración es mayor. Además, su poder de ionización es inferior, respecto de la partícula alfa.<br />
Si una partícula beta se acerca a un núcleo atómico, desvía su trayectoria y pierde parte de su energía (se "frena"). La energía que ha perdido se transforma en rayos X. Este proceso recibe el nombre de "Radiación de Frenado".<br />
Otra interesante reacción ocurre cuando una partícula beta colisiona con un positrón (electrón positivo). En este proceso, ambas partículas se aniquilan y desaparecen, liberando energía en forma de rayos gamma.<br />
<br />
<div align="center"><img height="226" src="http://www.monografias.com/trabajos/enuclear/Image856.gif" width="510" /></div></li>
<li> Interacción de la Radiaciones Beta con la Materia Las radiaciones gamma carecen de carga eléctrica, por lo tanto, no sufren desviaciones en su trayectoria como producto de la acción de campos eléctricos de núcleos atómicos o electrones. Tales características permiten que la radiación gamma sea capaz de traspasar grandes espesores de material y de ionizar indirectamente las sustancias que encuentra en su recorrido.<br />
Un rayo gamma es capaz de sacar un electrón de su órbita atómica. El electrón arrancado producirá ionización en nuevos átomos circundantes, lo que volverá a suceder hasta que se agote toda la energía de la radiación gamma incidente.<br />
</li>
<li>Interacción de las Radiaciones Gamma con la Materia</li>
<li>Interacción de los Neutrones con la Materia</li>
</ol>Los neutrones también carecen de carga eléctrica y no sufren la acción de campos eléctricos ni magnéticos. Al igual que la radiación gamma son capaces de atravesar grandes espesores de material.<br />
Cuando un neutrón choca con un átomo le cede parte de su energía mediante la acción de choques elásticos (la energía total del <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos11/teosis/teosis.shtml" id="autolink">sistema</a> se mantiene constante) e inelásticos (la energía total del sistema no se conserva). Como producto de los sucesivos choques el neutrón pierde velocidad en forma gradual, hasta alcanzar una magnitud de 2.200 metros/segundo. A estos neutrones se les denomina "Neutrones Térmicos".<br />
Si un neutrón colisiona con un núcleo atómico y sus masas son muy parecidas, entonces el neutrón pierde una gran cantidad de energía. Mayor será la pérdida de energía mientras más se asemejen sus masas. Por lo tanto, los choques que aseguran gran pérdida de energía ocurren con los núcleos de los átomos de <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos34/hidrogeno/hidrogeno.shtml" id="autolink">Hidrógeno</a>. El proceso por el cual los neutrones reducen su velocidad en forma gradual recibe el nombre de "Termalización" o "Moderación de Neutrones".<br />
Los neutrones térmicos se pueden desintegrar, formando un protón y un electrón, o bien pueden ser absorbidos por los núcleos de los átomos circundantes, dando lugar a reacciones nucleares, como por ejemplo la fisión nuclear<br />
<ol start="2" type="I"><li><b>REACTORES NUCLEARES</b></li>
</ol><ol><li style="list-style-image: none; list-style-position: outside; list-style-type: none;"> Es una instalación física donde se produce, mantiene y controla una reacción nuclear en cadena. Por lo tanto, en un reactor nuclear se utiliza un combustible adecuado que permita asegurar la normal <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos54/produccion-sistema-economico/produccion-sistema-economico.shtml" id="autolink">producción</a> de energía generada por las sucesivas fisiones. Algunos reactores pueden disipar el calor obtenido de las fisiones, otros sin embargo utilizan el calor para producir energía eléctrica.<br />
El primer reactor construido en el mundo fue operado en 1942, en dependencias de la Universidad de Chicago (USA), bajo la atenta dirección del famoso investigador Enrico Fermi. De ahí el nombre de "Pila de Fermi", como posteriormente se denominó a este reactor. Su estructura y composición eran básicas si se le compara con los reactores actuales existentes en el mundo, basando su confinamiento y <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos/seguinfo/seguinfo.shtml" id="autolink">seguridad</a> en sólidas paredes de ladrillos de grafito.<br />
</li>
<li>¿Que Es Un Reactor Nuclear?</li>
<li>Elementos De Un Reactor Nuclear</li>
</ol><img height="236" src="http://www.monografias.com/trabajos/enuclear/Image857.gif" width="533" /><br />
1. Núcleo 2. Barras de <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos14/control/control.shtml" id="autolink">control</a> 3. Generador de vapor<br />
4. Presionador 5. Vasija 6. Turbina<br />
7. Alternador 8. Condensador 9. Agua de refrigeración<br />
10. Agua de <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos/aireacondi/aireacondi.shtml" id="autolink">refrigeración</a> 11. Contención de hormigón<br />
<ul><li>El Combustible:</li>
</ul>Material fisionable utilizado en cantidades específicas y dispuesto en forma tal, que permite extraer con rapidez y facilidad la energía generada. El combustible en un reactor se encuentra en forma sólida, siendo el más utilizado el Uranio bajo su forma isotópica de U-235. Sin embargo, hay elementos igualmente fisionables, como por ejemplo el Plutonio que es un subproducto de la fisión del Uranio.<br />
En la naturaleza existe poca cantidad de Uranio fisionable, es alrededor del 0,7%, por lo que en la mayoría de los reactores se emplea combustible "enriquecido", es decir, combustible donde se aumenta la cantidad de Uranio 235.<br />
<ul><li>Barras de Combustible:</li>
</ul>Son el lugar físico donde se confina el Combustible Nuclear. Algunas Barras de Combustible contienen el Uranio mezclado en <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos13/tramat/tramat.shtml#ALUMIN" id="autolink">Aluminio</a> bajo la forma de laminas planas separadas por una cierta distancia que permite la circulación de fluido para disipar el calor generado. Las laminas se ubican en una especie de caja que les sirve de soporte.<br />
<ul><li>Núcleo del Reactor:</li>
</ul>Esta constituido por las Barras de Combustible. El núcleo posee una forma geométrica que le es característica, refrigerado por un fluido, generalmente agua. En algunos reactores el núcleo se ubica en el interior de una piscina con agua a unos 10 a 12 metros de profundidad, o bien al interior de una vasija de presión construida en <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos10/hidra/hidra.shtml#fa" id="autolink">acero</a>.<br />
<ul><li>Barras de Control:</li>
</ul>Todo reactor posee un sistema que permite iniciar o detener las fisiones nucleares en cadena. Este sistema lo constituyen las Barras de Control, capaces de capturar los neutrones que se encuentran en el medio circundante. La captura neutrónica evita que se produzcan nuevas fisiones de núcleos atómicos del Uranio. Generalmente las Barras de Control se fabrican de Cadmio o Boro.<br />
<ul><li>Moderador:</li>
</ul>Los neutrones obtenidos de la fisión nuclear emergen con velocidades muy altas (neutrones rápidos). Para asegurar continuidad de la reacción en cadena, es decir, procurar que los "nuevos neutrones" sigan colisionando con los núcleos atómicos del combustible, es necesario disminuir la velocidad de estas partículas (neutrones lentos). Se disminuye la energía cinética de los neutrones rápidos mediante choques con átomos de otro material adecuado, llamado Moderador. Se utiliza como Moderador el agua natural (agua ligera), el agua pesada, el Carbono (grafito), etc..<br />
<ul><li>Refrigerante:</li>
</ul>El calor generado por las fisiones se debe extraer del núcleo del reactor. Para lograr este proceso se utilizan fluidos en los cuales se sumerge el núcleo. El fluido no debe ser corrosivo, debe poseer gran poder de absorción calorífico y tener pocas impurezas. Se puede utilizar de refrigerante el agua ligera, el agua pesada, el anhídrido carbónico, etc..<br />
<ul><li>Blindaje:</li>
</ul>En un reactor se produce gran cantidad de todo tipo de Radiaciones, las cuales se distribuyen en todas direcciones. Para evitar que los operarios del reactor y el medio externo sean sometidos indebidamente a tales radiaciones, se utiliza un adecuado "Blindaje Biológico" que rodea al reactor. Los materiales más usados en la construcción de blindajes para un reactor son el agua, el plomo y el hormigón de alta <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos5/estat/estat.shtml" id="autolink">densidad</a>, cuyo espesor es superior a los 1,5 metros.<br />
<ol><li>Tipos De Reactores Nucleares</li>
</ol>Existen dos tipos de reactores:<br />
<ul><li>Los Reactores de <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos11/norma/norma.shtml" id="autolink">Investigación</a>.</li>
</ul>Utilizan los neutrones generados en la fisión para producir radioisótopos o bien para realizar diversos estudios en materiales.<br />
<ul><li>Los Reactores de <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos14/trmnpot/trmnpot.shtml" id="autolink">Potencia</a>.</li>
</ul>Estos reactores utilizan el calor generado en la fisión para producir energía eléctrica, desalinización de agua de mar, calefacción, o bien para <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos11/teosis/teosis.shtml" id="autolink">sistemas</a> de propulsión.<br />
Hay dos tipos de reactores de potencia de mayor uso en el mundo: el Reactor de Agua en Ebullición y el Reactor de Agua a Presión:<br />
<ol type="a"><li>Reactor de Agua en Ebullición (BWR)</li>
</ol>Ha sido desarrollado principalmente en <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos7/esun/esun.shtml" id="autolink">Estados Unidos</a>, Suecia y <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos6/laerac/laerac.shtml#unificacion" id="autolink">Alemania</a>. Utiliza agua natural purificada como moderador y refrigerante. Como combustible dispone de Uranio-238 enriquecido con Uranio-235, el cual como se sabe, facilita la generación de fisiones nucleares.<br />
<img height="255" src="http://www.monografias.com/trabajos/enuclear/Image858.gif" width="434" /><br />
El calor generado por la reacciones en cadena se utiliza para hacer hervir el agua. El vapor producido se introduce en una turbina que acciona un generador eléctrico. El vapor que sale de la turbina pasa por un condensador, donde es transformado nuevamente en agua líquida. Posteriormente vuelve al reactor al ser impulsada por un bomba adecuada.<br />
<ol><li>Núcleo del reactor 2. Barras de control</li>
</ol>3. Cambiador de calor (generador de vapor) 4. Presionador<br />
5. Vasija. 6. Turbina. 7. Alternador.<br />
8. Bomba. 9. Condensador. <br />
10. Agua de refrigeración. 11. Transformador.<br />
12. Recinto de contención de hormigón armado.<br />
13. Contención primaria de acero.<br />
<ol type="a"><li>Reactor de Agua a Presión (PWR)</li>
</ol>Es ampliamente utilizado en Estados Unidos, Alemania, <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos4/revolfrancesa/revolfrancesa.shtml" id="autolink">Francia</a> y <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos13/japoayer/japoayer.shtml" id="autolink">Japón</a>. El refrigerante es agua a gran presión. El moderador puede ser agua o bien grafito. Su combustible también es Uranio-238 enriquecido con Uranio-235. El reactor se basa en el principio de que el agua sometida a grandes presiones puede evaporarse sin llegar al punto de ebullición, es decir a temperaturas mayores de 100 °C. El vapor se produce a unos 600 °C, el cual pasa a un intercambiador de calor donde es enfriado y condensado para volver en forma líquida al reactor. En el intercambio hay traspaso de calor a un circuito secundario de agua. El agua del circuito secundario, producto del calor, produce vapor, que se introduce en una turbina que acciona un generador eléctrico.<br />
<img height="254" src="http://www.monografias.com/trabajos/enuclear/Image859.gif" width="437" /><br />
1. Núcleo del reactor. 2. Barras de control<br />
<ol><li style="display: inline; list-style-image: none; list-style-position: outside; list-style-type: none;"><br />
</li>
<li>Cambiador de calor (generador de vapor).</li>
</ol>4. Presionador 5. Vasija 6. Turbina. <br />
7. Alternador. 8. Bomba 9. Condesador <br />
10. Agua de refrigeración. 11. Transformador. <br />
12. Recinto de contención de hormigón armado.<br />
Existen otros criterios para clasificar diversos tipos de reactores:<br />
<ul><li>Según la velocidad de los neutrones que emergen de las reacciones de fisión. Se habla de reactores rápidos o bien reactores térmicos.</li>
<li>Según el combustible utilizado. Hay reactores de Uranio natural ( la proporción de Uranio utilizado en el combustible es muy cercana a la que posee en la naturaleza), de Uranio enriquecido (se aumenta la proporción de Uranio en el combustible).</li>
<li>Según el moderador utilizado. Se puede utilizar como moderador el agua ligera, el agua pesada o el grafito.</li>
<li>Según el refrigerante utilizado. Se utiliza como refrigerante el agua (ligera o pesada), un gas (anhídrido carbónico, aire), vapor de agua, sales u otros líquidos. Estos materiales pueden actuar en cierto tipo de reactores como refrigerante y moderador a la vez.</li>
</ul><ol><li>Seguridad En Los Reactores Nucleares</li>
</ol><ul><li>Sistemas de Control.</li>
</ul>Básicamente está constituido por las barras de control y por diversa <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos7/inba/inba.shtml" id="autolink">instrumentación</a> de monitoreo. Las barras de control son accionadas por una serie de sistemas mecánicos, eléctricos u electrónicos, de tal manera de asegurar con rapidez la extinción de las reacciones nucleares.<br />
La instrumentación de monitoreo se ubica en el interior o en el exterior del núcleo del reactor y su finalidad es mantener constante vigilancia de aquellos parámetros necesarios para la seguridad: presión, temperatura, nivel de radiación, etc..<br />
<ul><li style="list-style-image: none; list-style-position: outside; list-style-type: none;"><br />
</li>
<li><img height="158" src="http://www.monografias.com/trabajos/enuclear/Image860.gif" width="227" /><br />
Sistemas de Contención.</li>
</ul>Constituido por una serie de barreras múltiples que impiden el escape de la radiación y de los <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos12/elproduc/elproduc.shtml" id="autolink">productos</a> radiactivos. La primera barrera, en cierto tipo de reactores, es un material cerámico que recubre el Uranio utilizado como elemento combustible. La segunda barrera es la estructura que contiene al Uranio, es decir, se trata de las barras de combustible.<br />
La tercera barrera es la vasija que contiene el núcleo del reactor. En los reactores de potencia se denomina vasija de presión y se construye de un acero especial con un revestimiento interior de acero inoxidable.<br />
La cuarta barrera la constituye el edificio que alberga al reactor en su conjunto. Se conoce con el nombre de "Edificio de Contención" y se construye de hormigón armado de, a lo menos, 90 cm de espesor. Se utiliza para prevenir posibles escapes de productos radiactivos al exterior, resistir fuertes impactos internos o externos, soportar grandes variaciones de presión y mantener una ligera <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos13/depre/depre.shtml" id="autolink">depresión</a> en su interior que asegure una entrada constante de aire desde el exterior, de tal forma de evitar cualquier escape de material activado.<br />
<ul><li>Concepto de Seguridad a Ultranza.</li>
</ul>Toda central nuclear se diseña y construye bajo el concepto de Seguridad a Ultranza, es decir, se privilegia ante todo la seguridad de toda instalación. Se busca reducir al mínimo posible toda <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos7/expo/expo.shtml" id="autolink">exposición</a> a las radiaciones, no sólo en caso de accidente, sino durante las <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos6/diop/diop.shtml" id="autolink">operaciones</a> normales de su <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos11/fuper/fuper.shtml" id="autolink">personal</a>.<br />
<ul><li>Ciclo Del Combustible Nuclear</li>
</ul><img height="146" src="http://www.monografias.com/trabajos/enuclear/Image861.gif" width="516" />El Ciclo del Combustible Nuclear son todos los procesos por los cuales se somete al Uranio desde que se extrae de la tierra hasta su utilización en el reactor y su posterior reelaboración o su <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos12/dispalm/dispalm.shtml" id="autolink">almacenamiento</a> como residuo. Consta de las siguientes etapas:<br />
<ul><li>Primera etapa de <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos12/acti/acti.shtml#mi" id="autolink">minería</a> y concentración del Uranio.</li>
</ul>En esta etapa se extrae el mineral y se separa el Uranio que contiene. Posteriormente se eliminan las impurezas que aún contiene el mineral de Uranio obtenido en el proceso de separación inicial. La concentración del mineral consiste en utilizar procesos físico-químicos para aumentar los contenidos de Uranio a <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos14/nuevmicro/nuevmicro.shtml" id="autolink">valores</a> superiores al 70%. En todo el proceso se utiliza Uranio natural cuya composición isótopica es de aproximadamente: 99% de Uranio-238, 0,7% de Uranio-235 y 0,006% de Uranio-234.<br />
<ul><li>Segunda etapa de Conversión y Enriquecimiento.</li>
</ul>El Uranio concentrado se purifica por medio de sucesivos tratamientos en disoluciones y precipitaciones hasta que se convierte en un elemento llamado Hexafloruro de Uranio. Posteriormente el Hexafloruro de Uranio se enriquece, es decir, se aumenta la proporción de átomos de Uranio-235 con respecto al Uranio-238. Para ello se realiza una separación selectiva a nivel atómico, utilizando procesos de difusión gaseosa, ultracentrifugación, procesos aerodinámicos, intercambio químico o métodos de separación por láser.<br />
<ul><li>Tercera etapa de Fabricación de Elementos Combustibles.</li>
</ul>El Uranio enriquecido se somete a presión y altas temperaturas para transformarlo en pequeños cuerpos cerámicos. Las pastillas cerámicas se colocan en el interior de unas varillas rellenadas con un gas inerte. Las varillas se apilan en un tubo fabricado de una aleación de circonio, dando forma al llamado Elemento Combustible.<br />
<ul><li>Cuarta etapa de Uso del Combustible en un reactor.</li>
</ul>Los Elementos Combustibles se introducen en el interior del reactor y forman parte del núcleo del mismo. El Uranio presente en los Elementos Combustibles genera las fisiones que activan al reactor y a medida que transcurre el tiempo se gasta, dejando como desecho los productos de fisión, por ejemplo el Plutonio.<br />
En las centrales de potencia el combustible gastado se almacena temporalmente en la propia instalación, en una piscina especialmente adecuada para ello, lo que permite bajar la actividad de los productos de fisión de vida corta.<br />
<ul><li>Quinta etapa de Reelaboración.</li>
</ul>Se sabe que en el combustible gastado se ha consumido sólo una pequeña fracción del Uranio que contiene. Se procede entonces a la reelaboración del combustible con el objeto de separar el Uranio que aún es utilizable. En el Proceso de reelaboración también se pueden aislar ciertas cantidades de Plutonio u otros productos de fisión, los cuales son de utilidad en el funcionamiento de algunos tipos de reactores. La reelaboración es compleja y <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos/ofertaydemanda/ofertaydemanda.shtml" id="autolink">demanda</a> fuertes <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos12/cntbtres/cntbtres.shtml" id="autolink">inversiones</a> en <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos14/plantas/plantas.shtml" id="autolink">plantas</a> industriales de alta <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/Tecnologia/index.shtml" id="autolink">tecnología</a>.<br />
<ul><li>Sexta etapa de Almacenamiento de Residuos.</li>
</ul>El almacenamiento de los residuos puede ser temporal o definitivo. El almacenamiento temporal supone, en algunos casos, el control y posterior reelaboración del combustible gastado. Si no es posible llevar a cabo la reelaboración el combustible gastado se almacena en forma definitiva.<br />
Los residuos radiactivos se pueden clasificar según su origen, su forma (sólidos, líquidos, gaseosos), su nivel de radiactividad, por la vida media de los isótopos radiactivos que contienen (de vida larga, de vida corta), por la intensidad de las radiaciones que emiten, por su radiotoxicidad, o bien por sus necesidades de almacenamiento.<br />
El almacenamiento definitivo generalmente se aplica a aquellos residuos de alta actividad y vida larga, y se puede realizar enterrándolos a distancias relativamente cortas respecto de la superficie terrestre (menos de 20 metros). También, se pueden almacenar en formaciones geológicas de mediana o gran profundidad (decenas a centenares de metros).<br />
Es importante señalar, que el <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos5/volfi/volfi.shtml" id="autolink">volumen</a> de residuos radiactivos producidos por una central nuclear dependerá de las características de orden técnico del reactor que los produce. Es así como, los reactores de investigación poseen un núcleo pequeño con alta emisión de neutrones, generando cantidades de residuos bastante menores en comparación a los reactores de potencia.<br />
<ol start="2" type="I"><li><b>USOS PACIFICOS DE LA ENERGIA NUCLEAR</b></li>
</ol>Gracias al uso de reactores nucleares hoy en día es posible obtener importantes cantidades de material radiactivo a bajo costo. Es así como desde finales de los años 40, se produce una expansión en el <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos36/teoria-empleo/teoria-empleo.shtml" id="autolink">empleo</a> pacífico de diversos tipos de Isótopos Radiactivos en diversas áreas del quehacer científico y productivo del hombre.<br />
Estas áreas se pueden clasificar en:<br />
<ol><li>Agricultura Y Alimentación</li>
</ol><ol type="a"><li style="display: inline; list-style-image: none; list-style-position: outside; list-style-type: none;"> Se sabe que algunos insectos pueden ser muy perjudiciales tanto para la <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos11/conge/conge.shtml" id="autolink">calidad</a> y <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos6/prod/prod.shtml" id="autolink">productividad</a> de cierto tipo de cosechas, como para la <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/Salud/index.shtml" id="autolink">salud</a> humana. En muchas regiones del planeta aún se les combate con la ayuda de gran variedad de productos químicos, muchos de ellos cuestionados o prohibidos por los efectos nocivos que producen en el organismo humano. Sin embargo, con la tecnología nuclear es posible aplicar la llamada "Técnica de los Insectos Estériles (TIE)", que consiste en suministrar altas emisiones de radiación ionizante a un cierto <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos14/dinamica-grupos/dinamica-grupos.shtml" id="autolink">grupo</a> de insectos machos mantenidos en <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos15/informe-laboratorio/informe-laboratorio.shtml" id="autolink">laboratorio</a>. Luego los machos estériles se dejan en <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos14/la-libertad/la-libertad.shtml" id="autolink">libertad</a> para facilitar su apareamiento con los insectos hembra. No se produce, por ende, la necesaria descendencia. De este modo, luego de sucesivas y rigurosas repeticiones del proceso, es posible controlar y disminuir su <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos/explodemo/explodemo.shtml" id="autolink">población</a> en una determinada región geográfica. En Chile, se ha aplicado con <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos15/llave-exito/llave-exito.shtml" id="autolink">éxito</a> la técnica TIE para el control de la mosca de la fruta, lo que ha permitido la expansión de sus <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos10/comerci/comerci.shtml" id="autolink">exportaciones</a> agrícolas.<br />
</li>
<li> <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos29/control-plagas/control-plagas.shtml" id="autolink">Control de Plagas</a>. La <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos54/procesos-por-irradiacion/procesos-por-irradiacion.shtml" id="autolink">irradiación</a> aplicada a semillas, después de importantes y rigurosos estudios, permite cambiar la <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos7/sisinf/sisinf.shtml" id="autolink">información</a> <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos/genetica/genetica.shtml" id="autolink">genética</a> de ciertas variedades de plantas y vegetales de <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos35/consumo-inversion/consumo-inversion.shtml" id="autolink">consumo</a> humano. El <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos16/objetivos-educacion/objetivos-educacion.shtml" id="autolink">objetivo</a> de la técnica, es la obtención de nuevas variedades de especies con características particulares que permitan el aumento de su <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos10/restat/restat.shtml" id="autolink">resistencia</a> y productividad.<br />
</li>
<li>Mutaciones.</li>
<li>Conservación de Alimentos.</li>
</ol>En el mundo mueren cada año miles de personas como producto del hambre, por lo tanto, cada vez existe mayor preocupación por procurar un adecuado almacenamiento y mantención de los alimentos. Las radiaciones son utilizadas en muchos países para aumentar el período de conservación de muchos alimentos. Es importante señalar, que la técnica de irradiación no genera efectos secundarios en la salud humana, siendo capaz de reducir en forma considerable el número de organismos y microorganismos patógenos presentes en variados alimentos de consumo masivo.<br />
La irradiación de alimentos es aplicada en Chile en una planta de irradiación multipropósito ubicada en el Centro de Estudios Nucleares Lo Aguirre, con una demanda que obliga a su funcionamiento ininterrumpido durante los 365 días del año.<br />
<ol><li style="display: inline; list-style-image: none; list-style-position: outside; list-style-type: none;"> Gracias al uso de las <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos6/juti/juti.shtml" id="autolink">técnicas</a> nucleares es posible desarrollar diversos estudios relacionados con <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos4/refrec/refrec.shtml" id="autolink">recursos</a> hídricos. En estudios de aguas superficiales es posible caracterizar y medir las corrientes de aguas lluvias y de nieve; caudales de ríos, fugas en embalses, lagos y canales y la <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos34/cinematica-dinamica/cinematica-dinamica.shtml" id="autolink">dinámica</a> de lagos y depósitos.<br />
En estudios de aguas subterráneas es posible medir los caudales de las napas, identificar el origen de las aguas subterráneas, su edad, velocidad, dirección, flujo, relación con aguas superficiales, conexiones entre acuíferos, porosidad y dispersión de acuíferos.<br />
</li>
<li>Hidrología</li>
<li>Medicina</li>
</ol><ol type="a"><li style="display: inline; list-style-image: none; list-style-position: outside; list-style-type: none;"> Se han elaborado radiovacunas para combatir <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos35/enfermedades-parasitarias/enfermedades-parasitarias.shtml" id="autolink">enfermedades parasitarias</a> del ganado y que afectan la producción pecuaria en general. Los <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos10/cani/cani.shtml" id="autolink">animales</a> sometidos al tratamiento soportan durante un período más prolongado el peligro de reinfección siempre latente en su medio natural.<br />
</li>
<li> <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos11/vacsue/vacsue.shtml#VACUNAS" id="autolink">Vacunas</a> Se ha extendido con gran rapidez el uso de radiaciones y de radioisótopos en <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos29/especialistas-medicos/especialistas-medicos.shtml" id="autolink">medicina</a> como agentes terapéuticos y de <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos15/diagn-estrategico/diagn-estrategico.shtml" id="autolink">diagnóstico</a>.<br />
En el diagnóstico se utilizan radiofármacos para diversos estudios de: Tiroides, Hígado, Riñón, <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos14/metabolismo/metabolismo.shtml" id="autolink">Metabolismo</a>, Circulación sanguínea, <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos5/ancar/ancar.shtml" id="autolink">Corazón</a>, Pulmón, Trato gastrointestinales.<br />
En terapia médica con las técnicas nucleares se puede combatir ciertos tipos de cáncer. Con frecuencia se utilizan tratamientos en base a irradiaciones con rayos gamma provenientes de fuentes de Cobalto-60, así como también, esferas internas radiactivas, agujas e hilos de Cobalto radiactivo. Combinando el tratamiento con una adecuada y prematura detección del cáncer, se obtienen terapias con exitosos resultados.<br />
</li>
<li> Medicina Nuclear Se trata de un <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos11/metods/metods.shtml" id="autolink">método</a> y <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos13/mapro/mapro.shtml" id="autolink">procedimiento</a> de gran sensibilidad utilizado para realizar mediciones de <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos14/neuronas/neuronas.shtml#SISTYHORM" id="autolink">hormonas</a>, <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos5/enzimo/enzimo.shtml" id="autolink">enzimas</a>, <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos5/virus/virus.shtml" id="autolink">virus</a> de la <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos10/hepa/hepa.shtml" id="autolink">hepatitis</a>, ciertas <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos10/compo/compo.shtml" id="autolink">proteínas</a> del suero, fármacos y variadas sustancias.<br />
El procedimiento consiste en tomar muestras de <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos/sangre/sangre.shtml" id="autolink">sangre</a> del paciente, donde con posterioridad se añadirá algún radioisótopo específico, el cual permite obtener mediciones de gran precisión respecto de hormonas y otras sustancias de <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos7/tain/tain.shtml" id="autolink">interés</a>.<br />
</li>
<li>Radioinmunoanalisis</li>
<li>Radiofarmacos</li>
</ol>Se administra al paciente un cierto tipo de fármaco radiactivo que permite estudiar, mediante <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos3/color/color.shtml" id="autolink">imágenes</a> bidimensionales (centelleografía) o tridimensionales (tomografía), <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos12/elorigest/elorigest.shtml" id="autolink">el estado</a> de diversos órganos del cuerpo humano.<br />
De este modo se puede examinar el funcionamiento de la tiroides, el pulmón, el hígado y el riñón, así como el volumen y circulación sanguíneos. También, se utilizan radiofármacos como el Cromo - 51 para la exploración del bazo, el Selenio - 75 para el estudio del páncreas y el Cobalto - 57 para el diagnóstico de la <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos54/tipos-de-anemia/tipos-de-anemia.shtml" id="autolink">anemia</a>.<br />
<ol start="4"><li style="display: inline; list-style-image: none; list-style-position: outside; list-style-type: none;"> En esta área se utilizan técnicas nucleares para la detección y <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos11/metods/metods.shtml#ANALIT" id="autolink">análisis</a> de diversos contaminantes del medio <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos15/medio-ambiente-venezuela/medio-ambiente-venezuela.shtml" id="autolink">ambiente</a>. La técnica más conocida recibe el nombre de Análisis por Activación Neutrónica, basado en los trabajos desarrollados en 1936 por el científico húngaro J.G. Hevesy, Premio Nobel de Química en 1944. La técnica consiste en irradiar una <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos11/tebas/tebas.shtml" id="autolink">muestra</a>, de tal forma, de obtener a posteriori los espectros gamma que ella emite, para finalmente procesar la información con ayuda computacional. La información espectral identifica los elementos presentes en la muestra y las concentraciones de los mismos.<br />
Una serie de estudios se han podido aplicar a diversos <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos15/calidad-serv/calidad-serv.shtml#PLANT" id="autolink">problemas</a> de <a class="autolink" href="http://monografias.com/trabajos10/contam/contam.shtml" id="autolink" name="autolink">contaminación</a> como las causadas por el bióxido de azufre, las descargas gaseosas a nivel del <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos6/elsu/elsu.shtml" id="autolink">suelo</a>, en derrames de <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos35/petroleo/petroleo.shtml" id="autolink">petróleo</a>, en desechos agrícolas, en <a class="autolink" href="http://monografias.com/trabajos10/contam/contam.shtml" id="autolink" name="autolink">contaminación</a> de aguas y en el smog generado por las ciudades.<br />
</li>
<li>Medio Ambiente</li>
<li>Industria e Investigación</li>
</ol><ol type="a"><li style="display: inline; list-style-image: none; list-style-position: outside; list-style-type: none;"> Se elaboran sustancias radiactivas que son introducidas en un determinado proceso. Luego se detecta la trayectoria de la sustancia gracias a su emisión radiactiva, lo que permite investigar diversas <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos12/guiainf/guiainf.shtml#HIPOTES" id="autolink">variables</a> propias del proceso. Entre otras variables, se puede determinar caudales de fluidos, filtraciones, velocidades en tuberías, dinámica del <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos/transporte/transporte.shtml" id="autolink">transporte</a> de materiales, cambios de fase de líquido a gas, velocidad de desgaste de materiales, etc..<br />
</li>
<li> Trazadores Son instrumentos radioisótopicos que permiten realizar mediciones sin contacto físico directo. Se utilizan <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos15/valoracion/valoracion.shtml#TEORICA" id="autolink">indicadores</a> de nivel, de espesor o bien de densidad.<br />
</li>
<li> Instrumentación Es posible obtener imágenes de piezas con su estructura interna utilizando radiografías en base a rayos gamma o bien con un flujo de neutrones. Estas imágenes reciben el nombre de Gammagrafía y Neutrografía respectivamente, y son de gran utilidad en la <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos16/industria-ingenieria/industria-ingenieria.shtml" id="autolink">industria</a> como método no destructivo de control de calidad. Con estos métodos se puede comprobar la calidad en soldaduras estructurales, en piezas metálicas fundidas, en piezas cerámicas, para análisis de humedad en materiales de construcción, etc..<br />
</li>
<li> Imágenes Se emplean técnicas isotópicas para determinar la edad en formaciones geológicas y arqueológicas. Una de las técnicas utiliza el Carbono-14, que consiste en determinar la cantidad de dicho isótopo contenida en un cuerpo orgánico. La radiactividad existente, debida a la presencia de Carbono-14, disminuye a la mitad cada 5730 años, por lo tanto, al medir con precisión su actividad se puede inferir la edad de la muestra.<br />
</li>
<li>Datación</li>
<li>Investigación</li>
</ol>Utilizando haces de neutrones generados por reactores, es posible llevar a cabo diversas investigaciones en el campo de las ciencias de los materiales. Por ejemplo, se puede obtener información respecto de estructuras cristalinas, defectos en sólidos, estudios de monocristales, distribuciones y concentraciones de elementos livianos en <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos7/mafu/mafu.shtml" id="autolink">función</a> de la profundidad en sólidos, etc..<br />
En el ámbito de la <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/Biologia/index.shtml" id="autolink">biología</a>, la <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos13/discurso/discurso.shtml" id="autolink">introducción</a> de compuestos radiactivos marcados ha permitido observar las actividades biológicas hasta en sus más mínimos detalles, dando un gran impulso a los trabajos de <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos34/el-caracter/el-caracter.shtml" id="autolink">carácter</a> genético.<br />
<ol start="2" type="I"><li><b>Areas de investigacion en Venezuela</b>:</li>
</ol><ol type="a"><li style="list-style-image: none; list-style-position: outside; list-style-type: none;"> Yacimientos petrolíferos se han estudiado mediante la radiometría termoluminiscente de radiaciones (DTL) para evaluarla como un método complementario a los métodos geofísicos y geológicos convencionales. El propósito de estos estudios es la demarcación de blancos en el yacimiento para el emplazamiento de pozos, o la extensión de yacimientos en producción. Teóricamente, la <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos11/prohe/prohe.shtml" id="autolink">migración</a> vertical a través de la columna geológica sedimentaria de los radioisótopos gaseosos producidos por el decaimiento de uranio, debe reflejar la presencia de ambientes reductores en el subsuelo, tales como, las acumulaciones de hidrocarburos: Estos ambientes reductores fijan el uranio en el estado de valencia inmóvil +4, creando una relación espacial entre la señal termoluminiscente en la superficie del suelo y la trampa petrolífera en el subsuelo<br />
</li>
<li>Evaluación de DTL como técnica de investigación en la exploración de yacimientos petrolíferos:</li>
<li><b>Calibración Dosimétrica</b></li>
</ol><b>El Laboratorio Secundario de Calibración Dosimétrica</b> del <a href="http://ivic.ivic.ve/ivicspan/">Instituto Venezolano de Investigaciones Científicas - IVIC</a>, se encarga del control de calidad y la calibración de instrumentos y haces de radiación.<br />
<ol><li style="list-style-image: none; list-style-position: outside; list-style-type: none;"><br />
</li>
<li>Creación de una Maestría en Física Médica</li>
<li>Aplicación de la Dosimetría Termoluniscente en el Radiodiagnóstico de Recien Nacidos</li>
<li>Modernización de los Sistemas de Braquiterapia</li>
<li>Evaluación de la Calidad de <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos7/imco/imco.shtml" id="autolink">Imagen</a> Diagnóstica en Lesiones de Miembros Torácicos y Pelvianos de Caballos Pura Sangre en el <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos14/verific-servicios/verific-servicios.shtml" id="autolink">Servicio</a> de Rayos-X del Hospital Veterinario del Hipódromo "La Rinconada"</li>
<li>Estimación de la Dosis de Radiación Recibida por el Paciente Sometido a Estudios de Cateterismo Cardíaco y por el Personal que Realiza dichos Estudios.</li>
<li>Determinación de la Linealidad de los Factores de Campo en Aceleradores Lineales Modalidad Fotones. CLINAC 4</li>
</ol>Es tarea específica del Laboratorio Secundario de Calibración Dosimétrica (LSCD) mantener todos sus equipos dentro de las tolerancias establecidas por las recomendaciones de la Comisión Electrotécnica Internacional en cuanto atañe a patrones de <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos15/la-estadistica/la-estadistica.shtml" id="autolink">medición</a>, es decir, cumplir con los controles periódicos para la clasificación para la certificación de la calidad de sus instrumentos, tener los dosímetros, haces de radiación y fuentes calibrados, llevar los <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos16/contabilidad-mercantil/contabilidad-mercantil.shtml#libros" id="autolink">libros</a> de control (historia) de toda su instrumentación rigurosamente al día, con el objeto de mantener la exactitud de las mediciones dentro de los rangos establecidos según su categoría.<br />
Realiza el control de calidad y calibración de equipos de radioterapia: Unidades de Cobalto 60, Aceleradores Lineales, (modalidad fotones y electrones) y Unidades de Rayos X de energías baja y media. Inspecciona los ambientes de implantes en braquiterapia y controla blinajes de fuentes de Cesio-137 y su aplicación en braquiterapia. Realiza el control de calidad de unidades de Rayos-X en <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos14/verific-servicios/verific-servicios.shtml" id="autolink">Servicios</a> de Radiodiagnóstico.<br />
<ol type="a"><li style="list-style-image: none; list-style-position: outside; list-style-type: none;"> La <b>Unidad de Tecnología Nuclear</b> del <a href="http://ivic.ivic.ve/ivicspan/">Instituto Venezolano de Investigaciones Científicas - IVIC</a>, fue creada en enero de 1991 con el propósito de agrupar los servicios que dependen de la radiación nuclear en sus actividades y tareas.<br />
El personal de la UTN comprende a investigadores, profesionales y especialistas asociados a <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos54/la-investigacion/la-investigacion.shtml" id="autolink">la investigación</a>, estudiantes graduados y asistentes, y personal administrativo y obrero.<br />
La Unidad realiza labores de investigación orientada y aplicada, así como labores de <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos35/investigacion-y-docencia/investigacion-y-docencia.shtml" id="autolink">docencia</a>. También presta multitud de servicios de asesoría y asistencia técnica en las áreas de salud e industria, a organismos oficiales y privados por intermedio del Centro Tecnológico.<br />
</li>
<li><b>Unidad de Tecnología Nuclear</b></li>
<li><b>Servicio de <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos14/historiaingenieria/historiaingenieria.shtml" id="autolink">Ingeniería</a> Nuclear</b></li>
</ol>El <b>Servicio de Ingeniería Nuclear</b> del <a href="http://ivic.ivic.ve/ivicspan/">Instituto Venezolano de Investigaciones Científicas - IVIC</a>, aplica técnicas para neutrongrafía y preparación de radioisótopos, y es responsable de la operación del reactor nuclear y de la fuente de Cobalto-60. Además, desarrolla métodos para la conservación de alimentos mediante la irradiación con rayos Gamma.<br />
<ol><li style="list-style-image: none; list-style-position: outside; list-style-type: none;"><br />
</li>
<li>Preservación de la Yuca (Manihot esculenta Crantz) mediante combinación de irradiación con otros métodos.</li>
<li>Tolerancia de las Frutas Tropicales a Combinaciones de Métodos de Preservación y de Control Cuarentenario: Irradiación y Tratamiento Térmico de Melones</li>
<li>Uso de Radiación Gamma para el Control de Vidrios en Productos Marinos</li>
<li>Promoción del <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos12/desorgan/desorgan.shtml" id="autolink">Desarrollo</a> de Actividades en el Uso de las Radiaciones Ionizantes en el Campo de los Alimentos por parte de Grupos Externos al IVIC.</li>
</ol>Esta unidad se ocupa de la esterilización, radurización y tratamiento de mutaciones de diferentes productos, a través de la utilización de los rayos gamma.<br />
<br />
A los fines de mantener y mejorar la productividad de la instalación, ésta jefatura y su personal se ha dedicado a vender el producto a diferentes <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos11/empre/empre.shtml" id="autolink">empresas</a> públicas y privadas, obteniéndose un beneficio que ha permitido financiar el <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos13/diseprod/diseprod.shtml" id="autolink">diseño</a>, construcción, puesta a punto y <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos15/mantenimiento-industrial/mantenimiento-industrial.shtml" id="autolink">mantenimiento</a> de la nueva consola totalmente digitalizada, más segura y con una elevada confiabilidad.<br />
<ol start="2" type="I"><li style="list-style-image: none; list-style-position: outside; list-style-type: none;"> La energía nuclear es una forma de energía que se obtiene de la desintegración (fusión) o <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos11/funpro/funpro.shtml" id="autolink">integración</a> (fisión) de los átomos. Esta forma de energía es de tal magnitud que puede generar millones de watios de energía eléctrica en un solo proceso de fusión o fusión.<br />
Dicha energía se ha utilizado de muchas formas, pero principalmente en la construcción de armamento altamente destructivo, sin embargo su uso para el beneficio de la humanidad ha sido muy satisfactorio, implementándose en la medicina, elaboración y mantenimiento de alimentos, en el mantenimiento del medio ambiente, en la industria e investigación, y en la generación de <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos13/genytran/genytran.shtml" id="autolink">energía eléctrica</a>.<br />
Es de hacer notar, que sin embargo a pesar del uso pacífico que se la ha dado a la energía nuclear, no se han hecho grandes esfuerzos para liberar a la humanidad del peligro de las <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos13/arbla/arbla.shtml" id="autolink">armas</a> nucleares, transformándose de esta forma en un medio de destrucción masiva.<br />
En el caso de <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos10/venez/venez.shtml#terr" id="autolink">Venezuela</a> la implementación de este tipo de energía no esta muy difundido, ya que solo entes pertenecientes al <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos4/derpub/derpub.shtml" id="autolink">gobierno</a> nacional, tales como el IVIC, son los que han manejado el uso de la <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos/enuclear/enuclear.shtml" id="autolink">energía nuclear</a> y su implementación en las áreas de agricultura, medicina e industria, siendo el IVIC la única <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos6/napro/napro.shtml" id="autolink">organización</a> de <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos15/invest-cientifica/invest-cientifica.shtml" id="autolink">investigación científica</a> en Venezuela que posee un reactor nuclear.<br />
A diferencia de otros países de <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos/planificacion/planificacion.shtml" id="autolink">Latinoamérica</a> tales como <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos10/gebra/gebra.shtml" id="autolink">Brasil</a>, Argentina y Chile, donde se han implementado plantas nucleares para producción de energía eléctrica, en Venezuela no se han hecho grandes esfuerzos para llevar a cabo <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos12/pmbok/pmbok.shtml" id="autolink">proyectos</a> de esta magnitud.<br />
</li>
<li> <b>CONCLUSIONES</b> Electrón Partícula elemental con carga eléctrica negativa y que forma parte de la constitución atómica. Su masa es de aproximadamente 8,54 x 10-31 kg, y su carga es de 1,6 x 10-19 Coulomb.<br />
Fotón Es una partícula elemental que representa una cantidad discreta de energía electromagnética. El fotón tiene masa en reposo y no tiene carga eléctrica. Hoy día se acepta el hecho de que la luz se compone de fotones que viajan a una velocidad aproximada de 300.000 km/s.<br />
Mega Electrón Volt (Mev) Es una unidad de energía. Se lee como "mega - electrón - volt". 1 MeV equivale a 1.000.000 de eV (electrón - volt). 1 eV es igual a 1,6 X 10-19 Joule. Un eV es la energía que experimenta un electrón cuando se encuentra en un <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos13/electmag/electmag.shtml#CAMPO" id="autolink">campo eléctrico</a>, cuya diferencia de potencial es de 1 volt.<br />
Neutrón Partícula elemental que no posee carga eléctrica y que forma parte de los núcleos atómicos. Cuando se desintegra, como producto de un proceso físico, emite un neutrino (partícula neutra de masa en reposo igual a 0). La masa del neutrón es de aproximadamente 1,64 x 10-27 kg.<br />
Núcleo Atómico El núcleo atómico es parte fundamental de la constitución del átomo. Se encuentra formado fundamentalmente por protones y neutrones, los cuales se mantienen unidos por las llamadas fuerzas nucleares. Su masa representa a casi la totalidad de la masa atómica.<br />
Partículas Elementales Son partículas elementales aquellas que forman parte de la estructura de los átomos, y por lo tanto representan el último constituyente de la materia.<br />
Plasma Físico El plasma físico es una mezcla de partículas cargadas eléctricamente. Cuando se encuentra en equilibrio, la carga negativa total del sistema es igual a la carga positiva total. Bajo estas condiciones el plasma es un medio eléctricamente neutro que conduce a la perfección la corriente eléctrica. Sin embargo, en desequilibrio surgen en el plasma campos eléctricos de gran magnitud.<br />
Con frecuencia se reconocen dos tipos de plasmas físicos: el plasma débil y el fuertemente ionizado. El plasma débil contiene fundamentalmente electrones e iones positivos. El plasma fuertemente ionizado contiene además átomos y moléculas excitados y neutros. Si los electrones, iones, átomos y moléculas del plasma presentan diversas temperaturas se habla de la existencia de un plasma no isotérmico. Si estos componentes tienen igual temperatura se habla de un plasma isotérmico.<br />
Protón Partícula elemental de carga eléctrica positiva que forma parte de la estructura básica del núcleo atómico. Su masa es de 1,672 x 10-27 kg.<br />
Reacción Nuclear En Cadena Es una sucesión de fisiones nucleares que ocurren en forma casi simultánea. Supongamos que en una fisión nuclear se liberan 2 neutrones. Estos neutrones que se han liberado pueden fisionar 2 nuevos núcleos atómicos, de donde se liberan 4 nuevos neutrones, los que a su vez harán impacto sobre 4 núcleos atómicos, y así sucesivamente.<br />
<img height="165" src="http://www.monografias.com/trabajos/enuclear/Image862.gif" width="297" /><br />
Relación Masa - Energía Albert Einstein, por medio de su famosa relación E= mc2, indica que la energía y la masa son equivalentes, es decir, son una misma cosa, pero se encuentran en distinto estado. Por lo tanto, dada ciertas condiciones físicas, un cuerpo puede transformar su masa en energía.<br />
Uranio Mineral que se encuentra en la naturaleza bajo 150 formas diferentes. Es así como se puede presentar en forma primaria (como Uranita), en forma oxidada, o en forma refractaria. También se le puede encontrar como subproducto en la fabricación de fosfatos, en las minas de <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos13/tramat/tramat.shtml#COBRE" id="autolink">Cobre</a> o en el agua de mar.<br />
Las mayores reservas de Uranio se encuentran en <a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos10/pafric/pafric.shtml" id="autolink">Africa</a>, específicamente en Namibia, Níger, Gabón y Sudáfrica. En Sudamérica destacan las reservas de Argentina y Brasil. La composición del Uranio natural es de aproximadamente 99,3% en el isótopo del Uranio 238, y de un 0,7% en Uranio 235.<br />
</li>
</ol><br />
<hr /><a href="http://www.blogger.com/post-edit.g?blogID=1627095826387552932&postID=2499085424516241950" target="_new"></a>Tecnología en Telecomunicaciones - conocimientos.com.vehttp://www.blogger.com/profile/13517798918797491823noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-1627095826387552932.post-11574836953886450552010-03-21T22:37:00.002-04:302010-03-24T11:04:14.563-04:30El Laser de DiodoTodos los láseres de diodo están construídos con materiales semiconductores , y tienen las propiedades características de los diodos eléctricos. Por esta razón reciben nombres como : > <br />
<div align="justify"></div><ul><blockquote><div align="justify" class="texto_11">Láseres de semiconductor - por los materiales que los componen Láseres de diodo - ya que se componen de uniones p-n como un diodo Láseres de inyección - ya que los electrones son inyectados en la unión por el voltaje aplicado</div></blockquote></ul><blockquote><div align="justify" class="texto_11">La utilización tanto en I+D como comercial de los láseres de diodo ha cambiado dramáticamente en los últimos 20 años. Hoy en día el número de láseres de diodo vendidos en un años se mide en millones , mientras que todos los demás tipos de láser juntos se miden en millares. </div><div align="justify" class="texto_11">De hecho , la familia actual de láseres de diodo es utilizada en productos de alto consumo como : CD -Compact Discs, Impresoras Láser , Escáners y comunicaciones ópticas. </div><div align="justify" class="texto_11">El diodo láser fue inventado en tres laboratorios de investigación en USA de modo independiente . Los investigadores consiguieron radiación electromagnética coherente de un diodo de unión p-n en base al material semiconductor GaAs - Arsenuro de Galio. </div><div align="justify" class="texto_11">Haremos ahora una pequeña introducción básica : </div><div align="justify" class="texto_11"><strong>Los Semiconductores</strong> </div><div align="justify" class="texto_11">En general , los sólidos pueden dividirse entres grupos :</div><div align="justify" class="texto_11">Aislantes - Materiales que no son conductores de la electricidad como cuarzo , diamante , goma o plástico<br />
Conductores- Materiales que son conductores de la electricidad como oro , plata , cobre<br />
Semiconductores- Materiales con una conductividad eléctrica intermedia entre materiales conductores y no conductores</div><div align="justify" class="texto_11">Ejemplos : Ge, Si, GaAs, InP, GaAlAs. </div><div align="justify" class="texto_11">La conductividad de un semiconductor aumenta con la temperatura ( explicado más tarde ) , contrariamente a lo que sucede con los materiales metálicos , cuya conductividad disminuye con la temperatura debido al aumento del nivel vibracional de los átomos.</div><div align="justify" class="texto_11"><strong>Niveles energéticos</strong> </div><div align="justify" class="texto_11">En un gas , cada átomo ó molécula está ( bajo el punto de vista energético ) a gran distancia de sus vecinos , con lo que puede considerarse aislado.</div><div align="justify" class="texto_11">Podemos considerar del mismo modo a unos pocos átomos de un material ( que actúan como átomos de impurezas ) que son añadidos a un medio homogéneo sólido de otro material.</div><div align="justify" class="texto_11">En contraste con los niveles energéticos separados existentes en un gas o en un pequeño número de átomos de impurezas en un sólido homogéneo , los electrones en un semiconductor están en bandas energéticas , que , efectuando una simulación , se componen de agrupaciones de un gran número de niveles energéticos por efectos cuánticos. Estas bandas de energía corresponden a todo el material , no estando asociadas a un sólo átomo. La anchura de la banda aumenta a medida que decrece la distancia entre los átomos y aumenta la interacción entre ellos.</div><div align="justify" class="texto_11">Las bandas energéticas en un semiconductor pueden ser de dos tipos :</div><div align="justify" class="texto_11"> Banda de Valencia - Los electrones en una banda de valencia están ligados a los átomos del semiconductor.<br />
Banda de Conducción - Los electrones en una banda de conducción pueden moverse por el semiconductor.</div><div align="justify" class="texto_11">La separación entre la banda de valencia y la de conducción se denomina la Brecha de Energía , no existiendo ningún nivel energético posible dentro de ésta zona. Si un electrón de la banda de valencia consigue suficiente energía , puede " saltar " la brecha de energía para introducirse en la banda conductora. ( ver figura 6.19a)</div><div align="justify" class="texto_11">Las bandas de energía llenas son aquellos niveles energéticos de los electrones internos , ligados al átomo , que no participan en los enlaces entre los átomos del sólido . Para que un sólido conduzca la electricidad , los electrones necesitan moverse en el sólido.</div><div align="justify" class="texto_11">En un aislante - la banda de valencia está llena de electrones , con lo que los electrones no pueden moverse dentro de la banda . Para que exista una conducción de electricidad , los electrones de la banda de valencia deben pasar a la banda de conducción . En consecuencia , debe suministrarse una energía superior a la brecha de energía a los electrones de la banda de valencia , a fin de conseguir su transferencia a la banda de conducción . Como la brecha de energía es grande , ésta evita el paso , y en consecuencia , los aislantes son poco conductores<br />
La estructura de los niveles energéticos de un aislante pueden verse en la figura 6.19a.</div><div align="center" class="texto_11"><br />
<img alt="" height="179" src="http://www.seeic.org/articulo/laser/6-19a-sp.jpg" width="300" /></div><div align="justify" class="texto_11">Figura 6.19a: Niveles energéticos de un aislante</div><div align="justify" class="texto_11">En un conductor - ( metal ) Las bandas de valencia y de conducción se sobreponen , por lo que en la práctica la brecha de energía es nula . En consecuencia , los electrones necesitan muy poca energía para pasar a la banda de conducción y conducir la electricidad .</div><div align="justify" class="texto_11">La estructura de los niveles energéticos de un conductor pueden verse en la figura 6.19b</div><div align="center" class="texto_11"><br />
<img alt="" height="210" src="http://www.seeic.org/articulo/laser/6-19b-sp.jpg" width="300" /></div><div align="justify" class="texto_11">Figura 6.19b: Niveles energéticos de un conductor</div><div align="justify" class="texto_11">En un semiconductor - la brecha de energía es muy pequeña , por lo que se requiere muy poca energía para transferir los electrones de la banda de valencia a la de conducción . Hasta la temperatura ambiente proporciona la energía suficiente . Aumentando la temperatura , más y más electrones serán transferidos a la banda de conducción . En consecuencia aumenta la conductividad con la temperatura . <br />
La estructura de los niveles energéticos de un semiconductor pueden verse en la figura 6.20.</div><div align="center" class="texto_11"><br />
<img alt="fig. 6.20" height="185" src="http://www.seeic.org/articulo/laser/6-20-sp.jpg" width="309" /></div><div align="justify" class="texto_11">Figura 6.20: Niveles energéticos de un semiconductor></div><div align="justify" class="texto_11">Cuando se transfiere un electrón de la banda de valencia a la de conducción , se crea un " agujero " en la banda de valencia . Estos " agujeros " se comportan como cargas positivas que se mueven por la banda de valencia como consecuencia de aplicar un voltaje . En el proceso de la conducción eléctrica participan tanto los electrones que están en la banda de conducción como los " agujeros positivos " que permanecen en la banda de valencia originados por el " salto " de electrones a la banda de conduucción .</div><div align="justify" class="texto_11">A fin de controlar el tipo y densidad de los " portadores " de carga en un semiconductor , se añaden impurezas con un número extra de " portadores " de carga al semiconductor . Los átomos de éstas impurezas son eléctricamente neutros .<br />
</div></blockquote><div align="justify" class="texto_11"><blockquote><strong>Las Impurezas</strong> </blockquote></div><blockquote><div align="justify" class="texto_11">En un material semiconductor " puro " , la estructura de las bandas y la brecha de energía están determinadas por el propio material. Añadiendo otro material con portadores de carga , aparecen niveles de energía adicionales dentro de la brecha ( ver figura 6.21).</div></blockquote><div align="justify"><blockquote><span class="texto_11">Si la impureza contiene más electrones que el propio material semiconductor puro , los portadores de carga añadidos son negativos ( electrones ) , y el material se denomina " semiconductor de tipo n " . En este tipo de materiales aparecen niveles energéticos adicionales muy cercanos a la banda de conducción , con lo que es suficiente con un aporte pequeño de energía para hacerlos saltar a la banda de conducción , de modo que tenemos más portadores de carga libres para conducir la electricidad. </span> <br />
</blockquote></div><blockquote><div align="justify" class="texto_11">Si la impureza contiene menos electrones que el material semiconductor , los niveles energéticos extras aparecen cerca de la banda de valencia . Los electrones de la banda de valencia pueden saltar a estos niveles fácilmente , dejando atrás " agujeros positivos " . Este tipo de material se denomina " semiconductor de tipo p "</div><div align="justify" class="texto_11">En la figura 6.21 se describe la influencia de la adición de impurezas en la anchura de las bandas de energía</div><div align="center" class="texto_11"><br />
<img alt="Niveles energéticos" height="132" src="http://www.seeic.org/articulo/laser/6-21-sp.jpg" width="419" /></div><div align="center" class="texto_11">Figura 6.21: Niveles energéticos de un semiconductor</div><div align="justify" class="texto_11"><strong>El proceso Laser en un Laser de Semiconductor</strong> </div><div align="justify" class="texto_11">Cuando unimos un semiconductor tipo "p" a otro tipo "n" , obtenemos una " unión p-n "</div><div align="justify" class="texto_11">Esta unión p-n conduce la electricidad en una dirección preferente ( hacia adelante ) . Este aumento direccional de la conductividad es un mecanismo común en todos los diodos y transistores utilizados en la electrónica. Y es la base del proceso láser que tiene lugar entre las bandas de energía de la unión.</div><div align="justify" class="texto_11">La Figura 6.22 muestra las bandas de energía ideales de una unión p-n , sin aplicar un voltaje externo.</div><div align="center" class="texto_11"><br />
<img alt="Niveles de energía de una unión p-n" height="235" src="http://www.seeic.org/articulo/laser/6-22-sp.jpg" width="445" /></div><div align="justify" class="texto_11">Figura 6.22: Niveles de energía de una unión p-n sin voltaje aplicado</div><div align="justify" class="texto_11">El nivel máximo de energía ocupado por electrones se denomina Nivel de Fermi . </div><div align="justify" class="texto_11">Cuando se conecta el polo positivo de un voltaje a la cara p de la unión p-n , y el negativo a la cara n , se establece un flujo de corriente a través de la unión p-n . Esta conexión se denomina Voltaje dirigido hacia adelante o positivo . Si se conecta con la polaridad inversa ( polo + a la cara "n" y polo - a la cara "p" ) se denomina Voltaje dirigido hacia atrás o negativo ; éste causa un aumento de la barrera de potencial existente entre las partes p y n , con lo que evita el paso de la corriente a través de la unión .<br />
</div></blockquote><div align="justify" class="texto_11"><blockquote>Aplicando un voltaje en una unión p-n </blockquote></div><blockquote><div align="justify" class="texto_11">Cuando se aplica un voltaje a través de una unión p-n , la población de las bandas de energía cambia.<br />
El voltaje puede ser aplicado de dos formas o configuraciones posibles :</div><div align="justify" class="texto_11">1.Voltaje positivo o hacia adelante - significa que el polo negativo del voltaje es aplicado a la cara "n" de la unión , y el polo positivo a la cara "p" , como se muestra en la figura 6.23:</div><div align="center" class="texto_11"><br />
<img alt="Bandas de energía" height="140" src="http://www.seeic.org/articulo/laser/6-23-sp.jpg" width="375" /></div><div align="justify" class="texto_11">Figura 6.23: Bandas de energía de una unión p-n cuando se le aplica un voltaje positivo</div><div align="justify" class="texto_11">El voltaje hacia adelante o positivo crea portadores extra en la unión , reduciendo la barrera de potencial , y origina la inyección de portadores de carga , a través de la unión , al otro lado .</div><div align="justify" class="texto_11">Cuando un electrón de la banda de conducción en el lado "n" es inyectado a través de la unión a un " agujero " vacío en la banda de valencia del lado "p" , tiene lugar un proceso de recombinación ( electrón + agujero ) , y se libera energía </div><div align="justify" class="texto_11">En los diodos láser , nuestro interés se concentra en los casos específicos en que la energía es liberada en forma de radiación láser . Se produce un fuerte aumento de la conductividad cuando el voltaje positivo es aproximadamente igual a la brecha de energía del semiconductor.</div><div align="justify" class="texto_11">.Voltaje negativo o hacia atrás - causa un aumento de la barrera de potencial , disminuyendo la posibilidad de que los electrones salten al otro lado . Aumentando el voltaje negativo a valores altos ( décimas de voltio ) , se puede obtener un colapso del voltaje de la unión ( avalancha )<br />
</div></blockquote><div align="justify" class="texto_11"><blockquote><strong>La construcción de un Diodo Láser</strong> </blockquote></div><blockquote><div align="justify" class="texto_11">Se enseña la estructura básica en capas de un láser de diodo simple en la figura 6.24.</div><div align="justify" class="texto_11">Las capas de los materiales semiconductores están dispuestas de modo que se crea una región activa en la unión p-n , y en la que aparecen fotones como consecuencia del proceso de recombinación . Una capa metálica superpuesta a las caras superior e inferior permite aplicar un voltaje externo al láser . Las caras del semiconductor cristalino están cortadas de forma que se comportan como espejos de la cavidad óptica resonante.</div><div align="center" class="texto_11"><br />
<img alt="Estructura Básica" height="176" src="http://www.seeic.org/articulo/laser/6-24-sp.jpg" width="340" /></div><div align="center" class="texto_11">Figura 6.24: Estructura básica de un láser de diodo</div><div align="justify"> </div><div align="justify" class="texto_11">La Figura 6.25 describe la forma en que la radiación láser electromagnética es emitida para un láser simple de diodo. La radiación láser tiene forma rectangular y se difunde a diferentes ángulos en dos direcciones.</div><div align="center" class="texto_11"><br />
<img alt="Perfil de la radiación emitida" height="204" src="http://www.seeic.org/articulo/laser/6-25-sp.jpg" width="340" /></div><div align="justify" class="texto_11">Figura 6.25: Perfil de la radiación láser emitida por un diodo láser simple</div><div align="justify" class="texto_11">Más tarde describiremos unas estructuras y diseños especiales que permiten confinar la zonas activa en una región más pequeña , y controlar así el perfil del haz láser conseguido.<br />
</div></blockquote><div align="justify"><blockquote><span class="texto_11">Sumario de los Láseres de Diodo hasta éste punto: </span> </blockquote></div><ul><blockquote><div align="justify" class="texto_11">Los portadores de carga en un láser de diodo son los electrones libres en la banda de conducción, y los agujeros positivos en la banda de valencia. En la unión p-n , los electrones "caen" en los agujeros , que corresponden a niveles de energía más bajos El flujo de corriente a través de la unión p-n del láser de diodo ocasiona que ambos tipos de portadores (agujeros y electrones ) se recombinen , siendo liberada energía en forma de fotones de luz. La energía de un fotón es aproximadamente igual a la de la brecha de energía. La brecha de energía viene determinada por los materiales que componen el diodo láser y por su estructura cristalina.</div></blockquote></ul><div align="justify" class="texto_11"><blockquote><strong>Curva I-V de un Diodo Láser </strong> </blockquote></div><blockquote><div align="justify" class="texto_11">Si la condición requerida para la acción láser de inversión de población no existe , los fotones serán emitidos por emisión espontánea. Los fotones serán emitidos aleatoriamente en todas las direcciones , siendo ésta la base de los LED - diodo emisor de luz . </div><div align="justify" class="texto_11">La inversión de población sólo se consigue con un bombeo externo. Aumentando la intensidad de la corriente aplicada a la unión p-n , se alcanza el umbral de corriente necesario para conseguir la inversión de población .</div><div align="justify" class="texto_11">En la figura 6.26 se muestra un ejemplo de la potencia emitida por un diodo láser en función de la corriente aplicada. Se aprecia enseguida que la pendiente correspondiente a la acción láser es mucho mayor que la correspondiente a un led.</div><div align="center" class="texto_11"><br />
<img alt="Potencia versus corriente" height="205" src="http://www.seeic.org/articulo/laser/6-26-sp.jpg" width="264" /></div><div align="justify" class="texto_11">Figura 6.26: Potencia de emisión de un diodo láser en función de la corriente aplicada.</div><div align="justify" class="texto_11">El umbral e corriente para el efecto láser viene determinado por la intersección de la tangente de la curva con el eje X que indica la corriente ( esta es una buena aproximación ) Cuando el umbral de corriente es bajo , se disipa menos energía en forma de calor , con lo que la eficiencia del láser aumenta. En la práctica , el parámetro importante es la densidad de corriente , medida en A/cm2 , de la sección transversal de la unión p-n .</div><div align="justify" class="texto_11"><strong>Dependencia de los parámetros del diodo láser de la temperatura</strong></div><div align="justify" class="texto_11">Uno de los problemas básicos de los diodos láser es el aumento del umbral de corriente con la temperatura . Los operativos a bajas temperaturas requieren bajas corrientes . A medida que la corriente fluye por el diodo , se genera calor . Si la disipación no es la adecuada , ta temperatura aumenta , con lo que aumenta también el umbral de corriente .</div><div align="justify" class="texto_11">Además , los cambios en temperatura afectan a la longitud de onda emitida por el diodo láser . Este cambio se ilustra en la figura 6.27. , y se compone de dos partes :</div><div align="justify" class="texto_11"> 1. Un aumento gradual de la longitud de onda emitida proporcional al aumento de temperatura , hasta que : <br />
2. Se produce un salto a otro modo longitudinal de emisión</div><div align="center" class="texto_11"><br />
<img alt=".o. versus temperatura" height="179" src="http://www.seeic.org/articulo/laser/6-27-sp.jpg" width="255" /></div><div align="center" class="texto_11">Figura 6.27: cambio de la longitud de onda emitida en función de la temperatura</div><div class="texto_11">Debido a estas variaciones con la temperatura , se necesitan diseños especiales para poder conseguir una emisión continua de alta potencia.</div><div align="left" class="texto_11"><strong>Confinamiento de la luz dentro de la zona activa</strong></div><div class="texto_11">Un factor importante en la construcción de un diodo láser es el confinamiento de la luz dentro del área activa . Dicho confinamiento se acompaña por la deposición de distintos materiales cerca de la zona activa . En consecuencia , la primera clasificación de los láseres de diodo considera los tipos de estructura cercanos a la zona activa (ver fig. 6.28)</div><div class="texto_11">El nombre de cada grupo o familia viene dado por el tipo de materiales existentes cerca de la capa activa :</div><div class="texto_11">Homojunction laser - Láser de unión homogénea - Todo el láser está constituido por un mismo material , normalmente GaAs - Arsenuro de Galio . En este tipo de estructura simple , los fotones emitidos no están confinados en direcciones perpendiculares al eje del láser , con lo que su eficiencia es muy baja .</div><div class="texto_11">Single Heterostructure - Estructura heterogénea simple - En un lado de la capa activa existe otro material con una brecha de energía diferente . Esta diversidad de brechas de energía motiva un cambio en el índice de refracción de los materiales , de modo que se pueden construir estructuras en guía de ondas que confinan a los fotones en un área determinada . Normalmente , la segunda capa es de un material similar al de la primera , solo que con un índice de refracción menor .</div><div class="texto_11">Ejemplo: El GaAs - Arsenuro de Galio - y el GaAlAs - Arsenuro de Galio Aluminio - son materiales próximos utilizados habitualmente .<br />
<br />
Double Heterostructure - Estructura heterogénea doble - Un material distinto se coloca a ambos lados de la capa activa , con un índice de refracción menor (mayor brecha de energía) . Este tipo de estructuras confinan la luz dentro de la capa activa , por lo que son más eficientes .</div><div align="justify" class="texto_11">Ejemplo: Capa activa de GaAs confinada entre dos capas de GaAlAs. </div></blockquote><div align="justify" class="texto_11"><blockquote><strong>Distintas Estructuras de los Diodos Láser</strong> </blockquote></div><blockquote><div align="justify" class="texto_11">Hoy en día una estructura habitual es una tira estrecha de la capa activa ( Stripe Geometry - Geometría en tiras ), confinada por todos los lados ( tanto por los lados como por arriba y abajo ) con otro material . Esta familia de láseres se denomina Index Guided Lasers - Láseres orientados al índice</div><div align="center" class="texto_11">En la figura 6.28 se detallan distintas estructuras de confinamiento utilizadas . <img alt="Ejemplos de distintas estructuras" border="0" height="400" src="http://www.seeic.org/articulo/laser/6-28-sp.jpg" width="312" /></div><div align="justify" class="texto_11">Figura 6.28: Ejemplos de distintos tipos de estructura de confinamiento<br />
</div></blockquote><div align="justify" class="texto_11"><blockquote><strong>Diodos Láser orientado a Ganancia - Gain Guided</strong> </blockquote></div><blockquote><div align="justify" class="texto_11">Aislando los electrodos metálicos en las partes superior e inferior , se limita la zona por donde pasa la corriente . Como resultado , la inversión de población sólo tiene lugar en la zona específica por donde pasa la corriente .</div><div align="justify" class="texto_11">Un ejemplo está en la figura 6-28 (última figura) , en donde un electrodo de tira delgada se sobrepone al material láser . La corriente limita el área en la zona activa en donde puede existir el efecto de amplificación , y ésta sólo podrá existir en ésta zona .</div><div align="justify" class="texto_11">Las ventajas de este tipo de láseres de diodo son :<br />
1.Fáciles de producir <br />
2.Es relativamente fácil conseguir una potencia alta , ya que al aumentar la corriente aumenta la zona activa </div><div align="justify" class="texto_11">Las desventajas son :<br />
1.La calidad del haz obtenido es menor que con los orientados al índice .<br />
2.Es más difícil conseguir una emisión estable en frecuencia simple .<br />
</div></blockquote><div align="justify" class="texto_11"><blockquote><strong>Monturas de los Láser de Diodo</strong> </blockquote></div><blockquote><div align="justify"><br />
</div><div align="justify" class="texto_11">Se requieren monturas especiales para los láseres de diodo , debido a su tamaño miniaturizado , para poder ser operativos y cómodos. Existen muchos tipos de monturas , pero quizás el más estándar es similar a un transistor , e incluye en la montura las ópticas necesarias para colimar el haz (ver figura 6.29)</div><div align="left"><br />
</div><div align="center" class="texto_11"><img alt=" Laser de diodo comercial" height="232" src="http://www.seeic.org/articulo/laser/6-29a-sp.jpg" width="329" /></div><div align="center" class="texto_11">Figura 6.29a: Montura de un láser de diodo comercial</div><div align="center" class="texto_11"><img alt=" Sección" height="166" src="http://www.seeic.org/articulo/laser/6-29b-sp.jpg" width="400" /></div><div align="center" class="texto_11">Figura 6.29b: Sección perpendicular</div><div align="justify" class="texto_11">Para poder obtener más potencia de los láseres de diodo , se han desarrollado matrices de diodos láser , que emiten sincronizadamente , y que están ópticamente acoplados , de modo que se alcanzan las décimas de vatio .<br />
</div><div align="justify" class="texto_11"><strong>Ventajas de los diodos láser</strong><br />
</div></blockquote><div align="justify"><ul><ul><li><span class="texto_11">Son muy eficientes ( más del 20% de la energía suministrada se consigue en forma de radiación láser )</span></li>
<li><span class="texto_11">Son muy fiables</span></li>
<li><span class="texto_11">Tienen vidas medias muy largas ( ¡ estimadas en más de 100 años de operación continuada ! ). </span></li>
<li> <span class="texto_11">Son muy baratos ( se construyen con técnicas de producción en masa utilizadas en la industria electrónica )</span><br />
</li>
<li><span class="texto_11">Permiten la modulación directa de la radiación emitida , simplemente controlando la corriente eléctrica a través de la unión p-n . La radiación emitida es función lineal de la corriente , pudiéndose modular a décimas de GHz.</span></li>
</ul></ul></div><ul><blockquote><div align="justify" class="texto_11">Ejemplo : En un sistema experimental , y utilizando fibras ópticas de modo simple , se transmite información a 4 [GHz], lo que es equivalente a la emisión simultánea de 50,000 llamadas telefónicas en una fibra (cada llamada ocupa una banda de frecuencia de 64 [KB/s]).</div></blockquote><div align="justify"><blockquote> <span class="texto_11">Volumen y peso pequeños</span> </blockquote></div>
<li> <br />
<div align="justify"><blockquote><span class="texto_11">Umbral de corriente muy bajo</span></blockquote></div></li>
<li> <br />
<div align="justify"><blockquote><span class="texto_11">Consumo de energía muy bajo</span></blockquote></div></li>
<li> <br />
<div align="justify"><blockquote><span class="texto_11">Banda del espectro estrecha , que puede llegar a ser de unos pocos kilo-Herz en diodos láser especiales<br />
<br />
<br />
<strong>Cavidades ópticas especiales en los diodos láser</strong></span></blockquote></div></li>
</ul><blockquote><div align="justify" class="texto_11">La cavidad óptica más simple es la creada al pulir los extremos del cristal de semiconductor del que se compone el láser. El pulido crea un plano perpendicular al plano del medio activo , de modo que es perpendicular al eje del láser.</div><div align="justify" class="texto_11">Debido al alto índice de refracción (n» 3.6) de los materiales utilizados , la reflexión de la cara pulida es de aproximadamente el 30%. Es posible cambiar esta reflexión utilizando técnicas de metalizado en capas . Un tipo de capa es el 100% reflectante en uno de los lados del diodo láser .</div><div align="justify" class="texto_11">En algún tipo de láser , las pérdidas que atraviesan la capa trasera son utilizadas para controlar la potencia emitida por la parte delantera , obteniéndose una retro-alimentación en tiempo real .<br />
<br />
Un tipo distinto y más complicado puede fabricarse integrando una red de difracción cerca de la capa activa del láser. Existen dos tipos de estructura que utilizan redes de difracción en vez de capa espejada en un extremo de la cavidad ( ver figura 6.30 ) :</div><div align="justify" class="texto_11">1.DFB = Distributed FeedBack Laser - - Retroalimentación distribuida - la red de difracción se distribuye a lo largo de todo el medio activo . La longitud de onda de la red determina la longitud de onda emitida por el láser , en una línea muy fina del espectro.</div><div align="justify" class="texto_11">2.DBR = Distributed Bragg Reflector - Reflector de Bragg distribuido - la red de difracción está fuera de la zona activa , en donde no circula corriente ( parte pasiva de la cavidad )</div><div align="center" class="texto_11"><img alt="Cavidades ópticas especiales" height="270" src="http://www.seeic.org/articulo/laser/6-30-sp.jpg" width="400" /></div><div align="center" class="texto_11">Figura 6.30: Cavidades ópticas especiales utilizadas para obtener líneas de emisión estrechas</div><br />
<br />
<center> </center> <br />
<div align="justify" class="texto_11"></div><br />
<center> <strong>Diodos láser Acoplados</strong> </center> <br />
<div class="texto_11">Existen también estructuras especiales en donde dos láseres se acoplan ópticamente . La radiación emitida por el primer láser es transferida al segundo , que es controlado por otra fuente de alimentación . Un ejemplo puede verse en la figura 6.31 </div><div align="center" class="texto_11"><img alt="Acoplamiento óptico" height="235" src="http://www.seeic.org/articulo/laser/6-31-sp.jpg" width="320" /> <br />
<br />
Figura 6.31: Láser de diodo con acoplamiento óptico</div></blockquote><br />
<hr /><a href="http://www.blogger.com/post-edit.g?blogID=1627095826387552932&postID=1157483695388645055" target="_new"></a>Tecnología en Telecomunicaciones - conocimientos.com.vehttp://www.blogger.com/profile/13517798918797491823noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-1627095826387552932.post-1882321858318270482010-03-21T22:29:00.001-04:302010-03-24T11:03:48.297-04:30Que son y como operan los transistores<b><span style="color: #ff6600; font-family: 'Century Gothic', Verdana, Tahoma, Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: medium;"><br />
</span></b><br />
<div align="right"><i><br />
</i><br />
<br />
</div><div align="justify"><b>La mecánica del quantum no se limita al mundo de los aceleradores de partículas y a la física nuclear. También nos permite entender las propiedades de los materiales. Con estos conocimientos podemos sacar provecho de estas propiedades y fabricar transistores que controlan millones de dispositivos, desde computadores hasta relojes pulsera.</b></div><div align="justify" class="textos">Si Ud. está sentado en su hogar leyendo este artículo, seguramente está rodeado de miles de transistores. Se encuentran en el televisor, en el equipo de música, quizás en la máquina de lavar o en su reloj pulsera. Con toda probabilidad, cada uno de estos artículos contiene cientos o miles de transistores. Si Ud. tiene un computador personal, es seguro que éste tienen un millón de transistores. Ya en el mundo hay mucho más transistores que personas. El descubrimiento de los transistores y sus aplicaciones ha hecho posible toda la industria electrónica actual.<br />
<br />
Los transistores se utilizan no sólo para amplificar señales eléctricas, como las débiles ondas de radio captadas por una antena, sino también como interruptores electrónicos. Las redes de estos interruptores pueden formar circuitos lógicos que controlan sus aparatos domésticos electrónicos o que manejan información en su computador. La mecánica cuántica nos permite comprender la forma en que operan estos transistores. Normalmente esta teoría se asocia con conceptos tales como aceleradores de partículas y física nuclear. Sin embargo, los mismos conceptos nos permiten entender la operación de los transistores que están en todos los equipos electrónicos que nos rodean.<br />
<br />
<br />
<b>Antecedentes generales de la mecánica cuántica<br />
(Niveles de energía de los electrones en los átomos)</b><br />
<br />
En primer término necesitamos entender el comportamiento de los electrones en un átomo aislado. Uno de los descubrimientos fundamentales de la mecánica cuántica fue que, en un átomo aislado, los electrones sólo pueden tener cantidades específicas de energía, que se conocen como "niveles de energía".<br />
<br />
En realidad los electrones se comportan como pajaritos mal criados que quieren pararse en las ramas de un árbol que tiene pocas ramas. Cada uno quiere estar solo en una rama y rechaza a los otros que traten de pararse en la misma rama. Por este comportamiento, al cabo de un rato, se llenan las ramas con un pájaro cada una.<br />
<br />
Obviamente, la altura de los pájaros con respecto al suelo depende de la forma y el tamaño del árbol. Es imposible que un pájaro, por muy mal enseñado que sea, se pare en una altura en que no hay una rama. Del mismo modo, en un átomo cada electrón puede ocupar uno de los varios niveles definidos de energía, pero no puede permanecer en energías intermedias. Sin embargo, a diferencia de los pájaros, los electrones siempre tratarán de ubicarse en el menor nivel de energía posible.<br />
<br />
Pero los átomos rara vez existen de manera aislada, y por lo general les está llegando energía extra de afuera. Esta golpea a los electrones, empujándolos a niveles más altos. Cada átomo se estará moviendo rebotando contra otros y ocasionalmente son golpeados también por fotones de luz. Son estas interacciones las que les dan energía adicional a los electrones. Mientras más alta sea la temperatura, los átomos se mueven más rápidamente y más energía estará disponible y como resultado de estos choques los electrones saltan más alto.<br />
<br />
Cuando un electrón es impulsado a un nivel de energía más alto, deja una abertura detrás de él. Poco rato después, él u otro electrón sobre él caerá en esta abertura liberando la energía extra en forma de un fotón de luz.<br />
<br />
La fuerza que une los electrones a los núcleos de los átomos es la fuerza "electromagnética", ya que los electrones tienen carga negativa y el núcleo tiene carga positiva. Si una gran cantidad de átomos están juntos, las fuerzas entre los electrones cercanos y el núcleo harán que lo átomos se unan y se forme así un sólido.<br />
<br />
<br />
<b>Bandas y brechas<br />
Los electrones en los sólidos</b><br />
<br />
Los electrones unidos a cualquier núcleo en particular también estarán influidos por los átomos vecinos. El efecto que esto tiene sobre los niveles de energía es semejante a los árboles en un bosque tropical, donde sus ramas están tan juntas que se entrecruzan hasta formar una red inseparable. Las cercanías de los átomos en un sólido hacen que los niveles de energía de los electrones se unan dentro de una serie de "bandas" continuas, separadas por "brechas de energía".<br />
<br />
En la mayor parte de las circunstancias, sólo dos de las bandas de energía de un sólido tienen efecto sobre su comportamiento. Estas dos bandas se denominan banda de "valencia" y banda de "conducción". Si alrededor no hubiera energía extra, todos los electrones se asentarían en las bandas más bajas, siendo la banda de valencia la más alta de estas bandas llenas (fig. 1). Los electrones de la banda de valencia proveen la mayor parte de la fuerza que une y aglomera a los átomos para formar un sólido. La banda de conducción es la banda vacía más baja, la que queda directamente sobre la banda de valencia.<br />
<br />
En las bandas llenas los electrones no se pueden mover, y de este modo están atascados. A temperaturas más altas, las vibraciones en el sólido envían a los electrones a través de la brecha, hasta la banda de conducción. En esta banda ellos tienen la posibilidad de moverse y por lo tanto de conducir la electricidad.<br />
<br />
De este modo, es el tamaño de la brecha entre la banda de valencia y la banda de conducción lo que le da la propiedad a un sólido de ser un buen o un mal conductor. Si la brecha es grande, los electrones necesitan mucho energía para saltar a través de ella, y de este modo van a ser pocos los electrones que sean capaces de hacerlo y este sólido será un mal conductor... Si la brecha es pequeña, serán, muchos más los electrones que pasen la brecha para llegar a la banda de conducción. El tamaño de la brecha y las características de todas las bandas de energía de los electrones en un sólido dependen de los átomos de que este sólido esta constituido y de la manera cómo éstos se hayan juntado.<br />
<br />
Desde este punto de vista, podemos dividir a los sólidos en tres tipos; metales; aisladores y semiconductores. En el caso de los metales las bandas de energía se extienden y se sobreponen, y por lo tanto no existe separación entre las bandas de valencia y de conducción (fig.1). Sólo se necesita una muy pequeña cantidad de energía adicional para que un electrón salte al nivel de libertad. Los electrones pueden desplazarse en el material de manera bastante fácil, lo que hace que los metales sean buenos conductores de electricidad.<br />
<br />
En un aislador, la brecha entre la banda de valencia y la banda de conducción es más grande, lo que hace prácticamente imposible que un electrón obtenga la energía necesaria para saltar a la banda de conducción y ésta entonces está prácticamente vacía. Esto significa que este sólido no tiene prácticamente electrones que se puedan mover, y por lo tanto no conduce bien.<br />
<br />
Si calentamos un aislador, le agregamos energía. Esto puede aumentar la posibilidad de que un electrón pueda encontrar suficiente energía extra para saltar a la banda de conducción y moverse. De este modo, podríamos calentar un aislador hasta que esté lo suficientemente caliente como para que sea un conductor eléctrico. En la práctica, las temperatura que se requeriría sería tan alta que lo probable es que el material se funda, se evapore o estalle en llamas.<br />
<br />
Los semiconductores son materiales con una brecha de tamaño intermedio. A la temperatura ambiente hay suficiente energía vibrando a través de la superficie como para golpear a un moderado número de electrones y hacer que salten desde la banda de valencia a la banda de conducción y allí se pueden mover libremente. Es decir, un semiconductor posee una conductividad eléctrica entre la del metal y la del aislante.<br />
<br />
De hecho, la mayoría de los transistores están hechos de materiales que poseen una gran brecha y que por lo tanto serían aislantes. Sin embargo, ellos pueden convertirse en semiconductores agregándoles unos pocos átomos del sólido. Así, un cierto número de átomos en el cristal semiconductor (digamos, silicón) pueden ser reemplazados por otros átomos, como indium o fosfato. Este proceso de agregar algunos otros átomos para modificar el comportamiento del sólido es lo que se llama doping.<br />
<br />
<br />
<b>Semiconductores doping, una manera de facilitar la conducción</b><br />
<br />
Existen dos tipos de doping. En el primero se pueden agregar átomos conocidos como "átomos dadores", que aportan electrones extras al material. Estos electrones extras pueden saltar a la banda de conducción mucho más fácilmente que los electrones de la banda de valencia. En el otro tipo de doping, se le agregan al semiconductor átomos, conocidos con el nombre de "átomos aceptores", que tienen un electrón de menos. Los átomos entonces agarran electrones de la banda de valencia. Esto deja "agujeros" que se comportan como si fueran partículas positivas, moviéndose en la banda de valencia. De este modo la corriente en un semiconductor puede ser motivada por el flujo de electrones y agujeros.<br />
<br />
Los semiconductores a los cuales se les ha agregado átomos que proveen electrones movibles se llaman "semiconductores tipo n", porque las cargas móviles son negativas. Si por el contrario se les agregan átomos aceptores, el material resultante se llama "tipo-p", ya que las cargas móviles aparentes se comportan como si fueran positivas. En realidad son electrones engañadores que pasan de un átomo a otro, lo que resulta en que los agujeros parecen moverse.<br />
<br />
Con estos antecedentes podemos construir dispositivos útiles a partir de los semiconductores, uniendo diferentes tipos de material. La combinación más fácil es unir una pequeña cantidad de material "tipo-p" a otra pequeña cantidad "tipo-n". Esto forma una "unión pn".<br />
<br />
En el material "tipo-n" los átomos donantes aparecen cargados positivamente, porque cada uno de ellos ha perdido un electrón, que ahora se está moviendo en la banda de conducción.<br />
<br />
Del mismo modo, el semiconductor "tipo-p", donde se han agregado átomos aceptores, aparece cargado negativamente, porque ha atrapado un electrón extra de la banda de valencia (fig. 2, parte superior).<br />
<br />
La fuerza eléctrica generada por estos átomos de carga opuesta en los dos materiales impide que la mayor parte de los electrones atraviese la unión p-n. Si el electrón trata de moverse de un material tipo-n al material tipo-p, será repelido por los átomos receptores negativos del material tipo-p. Ellos serán también atraídos hacia atrás dentro del material tipo-n por los átomos dadores positivos. Hay que ejecutar un trabajo para empujar los electrones a través de la unión, de modo que la energía potencial de los electrones debe ser más alta en el lado tipo-p.<br />
<br />
Hemos dibujado un diagrama para describir las bandas de energía, de modo que la energía potencial de un electrón ha sido representada por su altura (graf. 2, parte alta). La diferencia del potencial de energía en ambos lados de la unión se esquematiza poniendo la banda de valencia y conducción más alta en el material tipo-p que en el material tipo-n.<br />
<br />
Dibujado de esta forma, un electrón se desacelera si se mueve "cerro arriba", pero un agujero se desacelera si se desplaza cuesta abajo. Esto sucede porque un agujero es un IOU para un electrón, en la misma forma en que una burbuja puede ser un IOU para el agua. Si una burbuja es atrapada debajo del hielo en la superficie del lago, automáticamente se mueve hacia el punto más alto posible. Habría que hacer un trabajo para tratar de empujarla hacia un punto más abajo del hielo.<br />
<br />
Podríamos alterar la diferencia en altura entre los dos lados, agregando un par de cables, uno a cada lado, y aplicando un voltaje entre las dos piezas del material. Si aplicamos un voltaje que tenga más positivo al material tipo-n y más negativo al tipo-p, nosotros estamos aumentando las fuerzas que impiden que las cargas se muevan a través de la barrera (un cerro más escarpado para que los electrones lo trepen). En la unión, el cambio en la energía se elevará y por lo tanto no va a ser posible que fluya la corriente.<br />
<br />
Sin embargo, si aplicamos un voltaje que haga al lado tipo-p menos negativo y al tipo-n menos positivo, disminuirá la energía necesaria para atravesar la barrera. En esas condiciones las cargas podrán desplazarse más fácilmente a través de la barrera. Por lo tanto, la unión pn actúa como un "diodo", resistiendo el flujo de corriente en una dirección, pero permitiéndola en otro.<br />
<br />
<br />
<b>Transistores bipolares<br />
Semiconductores sándwich</b><br />
<br />
Para construir una forma simple de transistor, podemos unir tres piezas de material, obteniendo así un semiconductor sandwich. Estos materiales pueden ser tanto npn o pnp. Ambos tipos de sandwich contienen dos uniones pn y conforman lo que se denomina un "transistor bipolar". En la siguiente descripción observaremos la manera como opera un sandwich npn, y cómo también un sandwich pnp opera exactamente de la misma manera, excepto por el hecho de que son agujeros los que se desplazan y todos los voltajes aplicados serán de signo opuesto.<br />
<br />
Se puede comprender algunas propiedades básicas de estos transistores, imaginándolos como pares de diodos unidos por la parte posterior Algunos electrones bajarán por las bandas de conducción de las dos piezas de material tipo n y habrá algunos agujeros desplazándose por la banda de valencia de la franja central tipo p.<br />
<br />
La franja central se comporta como un cerro entre dos planicies. La mayoría de los electrones no tiene la energía suficiente para alcanzar la cima. Sólo unos pocos tendrán energía para llegar al otro lado, pero el número total será reducido (fig.2, parte interior).<br />
<br />
Mediante la aplicación de un cierto voltaje entre los dos lados del transistor, podemos alterar la altura relativa de las bandas de conducción. Si luego aplicamos un voltaje a la zona central de tipo-p, para reducir la altura del cerro, los electrones requerirán menos energía para escalarlo, y por lo tanto les será muy fácil desplazarse desde el lado negativo al positivo del sandwich.<br />
<br />
Sin embargo, el voltaje aplicado entre los dos materiales tipo-n, por lo general, es mucho mayor que el aplicado a la franja central. Por lo tanto, a los electrones se les hace casi imposible desplazarse en la otra dirección, desde el lado positivo de la cima del cerro hacia el tipo-p (fig.2)<br />
<br />
En un transistor npn, el lado positivo se denomina "colector", ya que los electrones se apilan en ese lado. El lado negativo se denomina "emisor, ya que emite sus electrones hacia el material tipo-p. La franja central se denomina "base".<br />
<br />
Una vez que se aplican voltajes en este sentido, un número grande de electrones se desplazará desde el emisor, a través de la base, hacia el colector. Por lo tanto, se producirá un gran flujo de corriente eléctrica. Obviamente, para que esto se mantenga igual debemos, en forma continua, sacar electrones del colector y al mismo tiempo debemos colocar nuevos en el emisor.<br />
<br />
Para esto se debe mantener una corriente fluyente por cables que conecten el emisor y colector a un generador de voltaje.<br />
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<br />
<b>Control de corriente<br />
Amplificador e interruptor</b><br />
<br />
La intensidad de la corriente a través del transistor puede ser controlada fácilmente mediante alteraciones de voltaje entre el emisor y la base. Cambiando la altura del cerro los electrones lo pueden escalar para desplazarse desde el emisor al recolector.<br />
<br />
Un pequeño porcentaje de los electrones que fluyen a través de la base, se encontrarán con átomos a los que les falta un electrón. De este modo, algunos de ellos caerán dentro del agujero y lo llenarán. La base entonces acumulará más electrones que los que tenía cuando comenzó y por lo tanto se cargará negativamente, haciendo más difícil que pase cualquier otro electrón. Para impedir esto necesitamos usar el voltaje aplicado entre la base y el emisor, con el objeto de remover los electrones extras y devolverlos al emisor. El flujo resultante se denomina "corriente de base".<br />
<br />
Para un transistor bipolar típico, sólo el 1% de los electrones que dejan el emisor puede encontrarse con un agujero en la base. Así la corriente de base requerida para mantener las cosas caminando es sólo de un centésimo con respecto a la corriente que fluye por el colector.<br />
Los ingenieros eléctricos, muy a menudo, usan los transistores bipolares para amplificar corrientes. Mediante la aplicación de una pequeña señal de entrada en forma de una corriente variable aplicada a la base, se producirá una corriente de colector que varía en simpatía con la entrada, pero es 100 veces mayor. Se dice que un dispositivo de este tipo tiene una ganancia de corriente de 100.<br />
<br />
En los dispositivos electrónicos se emplean también transistores, pero como interruptores. Si no colocamos voltaje entre la base y el emisor, muy pocos electrones serán capaces de pasar del emisor al colector. El transistor se comporta entonces como un interruptor "abierto", rechazando prácticamente todo flujo de corriente.<br />
<br />
Pero si aplicamos un voltaje alto entre el emisor y la base, se pueden casi igualar sus niveles de energía, eliminando así el cerro y permitiendo un libre flujo de corriente. Ahora se "cerró" el interruptor. Por lo tanto, cambiando el voltaje entre los dos valores en particular del emisor y de la base se puede permitir e impedir rápidamente el flujo de corriente, por lo que se pude emplear el transistor para procesar "señales digitales".<br />
<br />
Si Ud. observa la mayoría de los equipos electrónicos modernos, con toda seguridad encontrará pequeñas placas de plástico negro, sustentadas por una gran cantidad de patitas metálicas. En cada una de éstas hay un circuito integrado que puede contener muchos cientos o miles de transistores (fig. 3).<br />
<br />
Algunas de estas placas contienen patrones de transistores que pueden aceptar las débiles señales de radio tomadas desde el aire por una antena, amplificarías y modificar su forma para hacer que salga música desde los parlantes. Otros circuitos pueden componer la imagen en una pantalla de televisión o recopilar la información almacenada como millones de minúsculos golpecitos y pulsaciones en un disco compacto o por último controlar los ciclos de revoluciones de una máquina de lavar.<br />
<br />
En general, la mecánica cuántica se presenta como una situación en la que nos vemos enfrentados con la duda y con la inevitable tendencia del mundo real a comportarse de manera impredecible. Aun así, nuestra comprensión de la mecánica cuántica nos permite fabricar transistores que controlan la compleja precisión de un reloj digital o la potencia de un moderno computador.</div><div align="justify" class="textos"><br />
</div><div align="justify" class="textos"><span class="Apple-style-span" style="font-family: Arial; font-size: 48px; line-height: 55px;"><span class="Apple-style-span" style="font-family: 'Times New Roman'; font-size: 16px; line-height: normal;">Nombre: Luiggi D. Escalante Sarmiento<br />
CI. 18.878.611<br />
Materia: EES</span></span></div><br />
<hr /><a href="http://www.blogger.com/post-edit.g?blogID=1627095826387552932&postID=188232185831827048" target="_new"></a>Tecnología en Telecomunicaciones - conocimientos.com.vehttp://www.blogger.com/profile/13517798918797491823noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-1627095826387552932.post-88097893114474819922010-03-21T21:52:00.001-04:302010-03-24T11:03:16.744-04:30Modelo atómico de Bohr<br />
<center> <br />
<br />
<h1><i>Modelo atómico de Bohr</i></h1><br />
</center>La estructura electrónica de un átomo describe las energías y la disposición de los electrones alrededor del átomo. Gran parte de lo que se conoce acerca de la estructura electrónica de los átomos se averiguó observando la interacción de la radiación electromagnética con la materia. Sabemos que el espectro de un elemento químico es característico de éste y que del análisis espectroscópico de una muestra puede deducirse su composición.<br />
El origen de los espectros era desconocido hasta que la teoría atómica asoció la emisión de radiación por parte de los átomos con el comportamiento de los electrones, en concreto con la distancia a la que éstos se encuentran del núcleo.<br />
<br />
<br />
<i>El físico danés Niels Bohr ( Premio Nobel de Física 1922), propuso un nuevo modelo atómico que se basa en tres postulados:<br />
<br />
</i><br />
<b>Primer Postulado:</b><br />
<br />
<i>Los electrones giran alrededor del núcleo en órbitas estacionarias sin emitir energía</i><br />
<br />
<b>Segundo Postulado:</b><br />
<br />
<i>Los electrones solo pueden girar alrededor del núcleo en aquellas órbitas para las cuales el momento angular del electrón es un múltiplo entero de h/2p.</i><br />
<br />
<br />
<center><img border="0" height="75" src="http://www.eis.uva.es/%7Eqgintro/atom/imagenes/seg_postulado.gif" width="175" /></center><br />
<br />
siendo "h" la constante de Planck, m la masa del electrón, v su velocidad, r el radio de la órbita y n un número entero (n=1, 2, 3, ...) llamado número cuántico principal, que vale 1 para la primera órbita, 2 para la segunda, etc.<br />
<br />
<b>Tercer postulado:</b><br />
<br />
<i>Cuando un electrón pasa de una órbita externa a una más interna, la diferencia de energía entre ambas órbitas se emite en forma de radiación electromagnética.</i><br />
<br />
Mientras el electrón se mueve en cualquiera de esas órbitas no radia energía, sólo lo hace cuando cambia de órbita. Si pasa de una órbita externa (de mayor energía) a otra más interna (de menor energía) emite energía, y la absorbe cuando pasa de una órbita interna a otra más externa. Por tanto, la energía absorbida o emitida será:<br />
<br />
<br />
<center><img border="0" height="31" src="http://www.eis.uva.es/%7Eqgintro/atom/imagenes/terc_postula.gif" width="108" /></center> En resumen podemos decir que los electrones se disponen en diversas órbitas circulares que determinan diferentes niveles de energía.<br />
<div align="center"><br />
<br />
<center> <br />
<br />
<table border="3"><tbody>
<tr> <td align="center" bgcolor="#ffffff" width="32%"><img alt="atombohr.jpg (5811 bytes)" height="153" src="http://www.eis.uva.es/%7Eqgintro/atom/imagenes/mod_bohr1_trans.gif" width="150" /></td> <td bgcolor="#ccffff" width="58%"><span style="color: blue;">Bohr describió el átomo de hidrógeno con un protón en el núcleo, y girando a su alrededor un electrón.<br />
<br />
En éste modelo los electrones giran en órbitas circulares alrededor del núcleo; ocupando la órbita de menor energía posible, o sea la órbita más cercana posible al núcleo.</span> </td> </tr>
</tbody></table></center> </div><span style="color: teal;">Cada órbita se corresponde con un nivel energético que recibe el nombre de </span><span style="color: blue;">número cuántico principal</span><span style="color: teal;">, se representa con la letra </span><span style="color: navy;"> " n " </span><span style="color: teal;"> y toma </span><span style="color: navy;"> valores desde 1 hasta 7</span><span style="color: teal;"> .</span><br />
La teoría de Bohr predice los radios de las órbitas permitidas en un átomo de hidrógeno.<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<center>r<sub>n</sub>=n<sup>2</sup>a<sub>0</sub>, dónde n= 1, 2, 3, ... y a<sub>0</sub>=0.53 Å (53 pm)<br />
<br />
</center> La teoría también nos permite calcular las velocidades del electrón en estas órbitas, y la energía. Por convenio, cuando el electrón está separado del núcleo se dice que está en el cero de energía. Cuando un electrón libre es atraído por el núcleo y confinado en una órbita n, la energía del electrón se hace negativa, y su valor desciende a<br />
<br />
<br />
<center><img border="0" height="59" src="http://www.eis.uva.es/%7Eqgintro/atom/imagenes/mb_rh1.gif" width="110" /></center> R<sub>H</sub> es una constante que depende de la masa y la carga del electrón y cuyo valor es 2.179 · 10<sup>-18</sup> J.<br />
Normalmente el electrón en un átomo de hidrógeno se encuentra en la órbita más próxima al núcleo (n=1). Esta es la energía permitida más baja, o el <b>estado fundamental</b>. Cuando el electrón adquiere un cuanto de energía pasa a un nivel más alto (n=2,3, ...) se dice entonces que el átomo se encuentra en un <b>estado excitado</b>. En este estado excitado el átomo no es estable y cuando el electrón regresa a un estado más bajo de energía emite una cantidad determinada de energía, que es la diferencia de energía entre los dos niveles.<br />
<br />
<br />
<center><img border="0" height="69" src="http://www.eis.uva.es/%7Eqgintro/atom/imagenes/mb_rh2.gif" width="670" /></center><br />
<br />
La energía de un fotón, bien sea absorbido o emitido, se calcula de acuerdo con la <span style="font-size: medium;">ecuación de Planck.</span><br />
<span style="font-size: medium;"><br />
</span><br />
<div align="center"><br />
<br />
<center> <br />
<br />
<table bgcolor="#ffffff" border="1"><tbody>
<tr> <td bgcolor="#ccffff" bordercolor="#CCFFCC" width="45%"><h4 align="center"><span style="color: blue; font-size: x-small;">Representación de las órbitas</span></h4></td> <td align="center" bgcolor="#ccffff" width="8%"><h4 align="center"><span style="color: blue; font-size: x-small;">n</span></h4></td> <td align="center" bgcolor="#ccffff" width="17%"><h4 align="center"><span style="color: blue; font-size: x-small;">distancia</span></h4></td> </tr>
<tr> <td align="center" bgcolor="#ffffff" rowspan="7" width="45%"><br />
<img alt="orbitas1.jpg (13774 bytes)" height="211" src="http://www.eis.uva.es/%7Eqgintro/atom/imagenes/orbit1_trans.gif" width="207" /><br />
<br />
</td> <td align="center" bgcolor="#e1e3ff" width="8%"><h4><span style="font-size: x-small;">1</span></h4></td> <td align="center" bgcolor="#e1e3ff" width="17%"><h4><span style="font-size: x-small;">0,53 Å</span></h4></td> </tr>
<tr> <td align="center" bgcolor="#e1e3ff" width="8%"><h4><span style="font-size: x-small;">2</span></h4></td> <td align="center" bgcolor="#e1e3ff" width="17%"><h4><span style="font-size: x-small;">2,12 Å</span></h4></td> </tr>
<tr> <td align="center" bgcolor="#e1e3ff" width="8%"><h4><span style="font-size: x-small;">3</span></h4></td> <td align="center" bgcolor="#e1e3ff" width="17%"><h4><span style="font-size: x-small;">4,76 Å</span></h4></td> </tr>
<tr> <td align="center" bgcolor="#e1e3ff" width="8%"><h4><span style="font-size: x-small;">4</span></h4></td> <td align="center" bgcolor="#e1e3ff" width="17%"><h4><span style="font-size: x-small;">8,46 Å</span></h4></td> </tr>
<tr> <td align="center" bgcolor="#e1e3ff" width="8%"><h4><span style="font-size: x-small;">5</span></h4></td> <td align="center" bgcolor="#e1e3ff" width="17%"><h4><span style="font-size: x-small;">13,22 Å</span></h4></td> </tr>
<tr> <td align="center" bgcolor="#e1e3ff" width="8%"><h4><span style="font-size: x-small;">6</span></h4></td> <td align="center" bgcolor="#e1e3ff" width="17%"><h4><span style="font-size: x-small;">19,05 Å</span></h4></td> </tr>
<tr> <td align="center" bgcolor="#e1e3ff" width="8%"><h4><span style="font-size: x-small;">7</span></h4></td> <td align="center" bgcolor="#e1e3ff" width="17%"><h4><span style="font-size: x-small;">25,93 Å</span></h4></td> </tr>
</tbody></table></center> </div><u>Nota</u>: Con <b> Å</b> se designa la unidad de longitud Angstrom (en el sistema SI) y equivale a 1.0 x 10<sup>-10</sup> metros.<br />
El electrón puede acceder a un nivel de energía superior pero para ello necesita "absorber" energía. Cuando vuelve a su nivel de energía original, el electrón necesita emitir la energía absorbida (por ejemplo en forma de radiación).<br />
<br />
<br />
<center> <object classid="clsid:D27CDB6E-AE6D-11cf-96B8-444553540000" codebase="http://active.macromedia.com/flash2/cabs/swflash.cabversion=5,0,0,0" height="200"" width="600"> <embed img="" src="http://www.eis.uva.es/%7Eqgintro/atom/imagenes/saltar_dos.swf" quality="high" type="application/x-shockwave-flash" pluginspace="http:/www.macromedia.com/shockwave/download/index.cgi? P1-Prod_Version=ShockwaveFlash" border="0" width="600" height="400"> </object> </center> <br />
<br />
<br />
<center> <span style="font-family: Verdana; font-size: 9pt;"><br />
<br />
<div class="MsoNormal" style="line-height: normal; margin: 0cm 0cm 0pt; text-align: justify;"><span style="font-family: Calibri; font-size: small;">Nombre: Luiggi D. Escalante Sarmiento</span></div><div class="MsoNormal" style="line-height: normal; margin: 0cm 0cm 0pt; text-align: justify;"><span style="font-family: Calibri; font-size: small;">CI. 18.878.611</span></div><div class="MsoNormal" style="line-height: normal; margin: 0cm 0cm 0pt; text-align: justify;"><span style="font-family: Calibri; font-size: small;">Materia: EES<br />
Fuente: http://www.eis.uva.es/~qgintro/atom/tutorial-08.html<br />
</span></div></span> </center> <br />
<hr /><a href="http://www.blogger.com/post-edit.g?blogID=1627095826387552932&postID=8809789311447481992" target="_new"></a>Tecnología en Telecomunicaciones - conocimientos.com.vehttp://www.blogger.com/profile/13517798918797491823noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-1627095826387552932.post-6776926234207583012010-03-21T21:43:00.002-04:302010-03-24T11:02:51.569-04:30Materiales para aplicaciones en electrónica (semiconductores)<h3 class="post-title entry-title"><br />
<span lang="ES-MX" style="font-family: Arial, sans-serif; font-size: 12pt; line-height: 115%;"><span style="font-family: Arial;">Las propiedades en un material determinan el uso y aplicaciones que se les da. Para poder emplear algún material en la electrónica debe presentar ciertas propiedades eléctricas que son básicamente las reacciones de un material cuando se le aplica un campo eléctrico, es fundamental la capacidad de conducción eléctrica del material.</span><o:p></o:p></span></h3><div class="post-header"></div><span class="Apple-style-span" style="font-family: Arial; font-size: 48px; line-height: 55px;"><span class="Apple-style-span" style="font-family: 'Times New Roman'; font-size: 16px; line-height: normal;"></span></span><br />
<span class="Apple-style-span" style="font-family: Arial; font-size: 48px; line-height: 55px;"><span class="Apple-style-span" style="font-family: 'Times New Roman'; font-size: 16px; line-height: normal;"><div style="border-width: 0px; font-family: Georgia,serif; font-size-adjust: none; font-size: 100%; font-stretch: normal; font-style: normal; font-variant: normal; font-weight: normal; line-height: normal; margin: 0px; padding: 3px; text-align: left; width: auto;"><div class="MsoNoSpacing" style="line-height: 115%; text-align: justify; text-indent: 35.4pt;"><span lang="ES-MX" style="font-family: Arial, sans-serif; font-size: 12pt; line-height: 115%;">La capacidad de conducción es la facilidad con la que un material transmite una corriente eléctrica, empleando éste parámetro existe una clasificación de los materiales sólidos: conductores, semiconductores y aislantes. </span><span style="font-family: Arial, sans-serif; font-size: 12pt; line-height: 115%;">Entre los mejores conductores están los metales. La corriente eléctrica resulta del movimiento de partículas cargadas que responden a un campo eléctrico aplicado. La temperatura influye directamente en la resistividad de un material a la conducción, pues cuando aumenta la temperatura también aumentan las vibraciones que sirven como centros de dispersión de los electrones y limitan la movilidad de los portadores de carga. Otro factor muy importante es la concentración y naturaleza de impurezas y finalmente la deformación plástica también incrementa la resistencia porque el aumento de dislocaciones aumenta el número de dispersiones de electrones.<o:p></o:p></span></div><div class="MsoNoSpacing" style="line-height: 115%; text-align: justify;"><b><span style="font-family: Arial, sans-serif; font-size: 12pt; line-height: 115%;"> </span></b><span style="font-family: Arial, sans-serif; font-size: 12pt; line-height: 115%;">No todos los electrones se aceleran en presencia de un campo eléctrico y esto se relaciona directamente con el arreglo de los estados electrónicos o niveles y la forma en cómo los electrones ocupan dichos niveles. Un material solido está compuesto por un gran número de átomos, digamos por ejemplo que un material está compuesto por N átomos los cuales se encuentran inicialmente separados unos de otros. Los N átomos se acercan y se juntan para formar la estructura cristalina del material. Cuando la distancia de separación es relativamente grande entre los átomos, cada átomo actuará como independiente de los otros y tendrá los niveles de energía y la configuración de los electrones de un átomo aislado. Sin embargo, a medida que los átomos se acercan, sus electrones son perturbados por los electrones y núcleos de los átomos adyacentes. La perturbación es tan significativa que cada estado de energía de los electrones se divide en una serie de estados muy cercanos unos de otros, formando lo que llamamos la banda de energía de los electrones. La magnitud en que se dividen los estados de energía depende de la separación entre los átomos y comienza con los niveles de energía más externos, ya que éstos son los primeros en ser perturbados por los átomos adyacentes. Dentro de cada banda, los estados de energía son discretos, sin embargo la diferencia entre estados adyacentes es muy pequeña. Cuando los átomos se encuentran a su distancia de equilibrio, la formación de bandas para los niveles cercanos al núcleo puede no darse formando espacios vacíos o gaps entre bandas adyacentes. <o:p></o:p></span></div><div class="MsoNoSpacing" style="line-height: 115%; text-align: justify;"><span style="font-family: Arial, sans-serif; font-size: 12pt; line-height: 115%;"><v:shapetype coordsize="21600,21600" filled="f" id="_x0000_t75" path="m@4@5l@4@11@9@11@9@5xe" preferrelative="t" spt="75" stroked="f"><v:stroke joinstyle="miter"><v:formulas><v:f eqn="if lineDrawn pixelLineWidth 0"><v:f eqn="sum @0 1 0"><v:f eqn="sum 0 0 @1"><v:f eqn="prod @2 1 2"><v:f eqn="prod @3 21600 pixelWidth"><v:f eqn="prod @3 21600 pixelHeight"><v:f eqn="sum @0 0 1"><v:f eqn="prod @6 1 2"><v:f eqn="prod @7 21600 pixelWidth"><v:f eqn="sum @8 21600 0"><v:f eqn="prod @7 21600 pixelHeight"><v:f eqn="sum @10 21600 0"></v:f></v:f></v:f></v:f></v:f></v:f></v:f></v:f></v:f></v:f></v:f></v:f></v:formulas><v:path connecttype="rect" extrusionok="f" gradientshapeok="t"><o:lock aspectratio="t" ext="edit"></o:lock></v:path></v:stroke></v:shapetype><v:shape id="Imagen_x0020_47" spid="_x0000_i1025" style="height: 64.5pt; visibility: visible; width: 65.25pt;" type="#_x0000_t75"><v:imagedata cropbottom="4040f" cropright="3679f" grayscale="t" src="file:///C:%5CDOCUME%7E1%5CUsuario%5CCONFIG%7E1%5CTemp%5Cmsohtmlclip1%5C01%5Cclip_image001.png" title=""></v:imagedata></v:shape></span><span style="font-family: Arial, sans-serif; font-size: 12pt; line-height: 115%;"><o:p></o:p></span></div><div class="MsoNoSpacing" style="line-height: 115%; text-align: justify;"><span style="font-family: Arial, sans-serif; font-size: 12pt; line-height: 115%;"> <span class="Apple-style-span" style="font-family: Georgia;"><span style="font-family: Arial, sans-serif; font-size: 12pt; line-height: 115%;">La semiconductividad es una característica de ciertos materiales de conducir o no una corriente. Un material semiconductor puede presentar semiconducción intrínseca que se basa en la estructura electrónica inherente del material puro o extrínseca que es producto de las impurezas atómicas presentes en un material. </span><span style="font-family: Arial, sans-serif; font-size: 12pt; line-height: 115%;">Los semiconductores intrísecos más importantes son el silicio y el germanio que pertenecen al grupo IVA de la tabla periódica y presentan enlaces covalente, entre otros materiales semiconductores compuestos que muestran un comportamiento intrínseco; mientras más alejados estén los átomos componentes del material en la tabla periódica mayor es el carácter iónico y la magnitud de la banda gap aumenta y vuelve el material más aislante.</span></span></span></div><div class="MsoNoSpacing" style="line-height: 115%; text-align: justify; text-indent: 35.4pt;"><span style="font-family: Arial, sans-serif; font-size: 12pt; line-height: 115%;">Se le llama semiconducción extrínseca, ya que el fenómeno eléctrico se da gracias a la presencia de impurezas en el material, ya que estas hacen que existan más electrones o en dado caso huecos en la red electrónica del material. Los semiconductores extrínsecos se califican, dependiendo el tipo de impureza que tengan, de la siguiente manera:<o:p></o:p></span></div><div class="MsoNoSpacing" style="line-height: 115%; margin-left: 36pt; text-align: justify; text-indent: -18pt;"><span style="font-family: Symbol; font-size: 12pt; line-height: 115%;">·<span style="font-family: 'Times New Roman'; font-size: 7pt; font-style: normal; font-variant: normal; font-weight: normal; line-height: normal;"> </span></span><span style="font-family: Arial, sans-serif; font-size: 12pt; line-height: 115%;">Tipo n: <o:p>el fenómeno se da gracias a que un átomo con cinco electrones de valencia sustituye a otro en la red de átomos con cuatro electrones de valencia, lo que se conoce como impureza, y por lo tanto como solo cuatro electrones son capaces de crear un enlace covalente con los demás átomos vecinos, el electrón sobrante se queda débilmente atraído por la región donde se encuentra la impureza por una fuerza electrostática muy pequeña por lo cual es fácil excitarlo y así hacerlo pasar a los niveles de conducción eléctrica. La impureza puede ser un átomo del grupo V A (P, As, Sb).</o:p></span></div><div class="MsoNoSpacing" style="line-height: 115%; margin-left: 36pt; text-align: justify; text-indent: -18pt;"><span style="font-family: Symbol; font-size: 12pt; line-height: 115%;"><span class="Apple-style-span" style="font-family: Arial;">·</span><span style="font-family: 'Times New Roman'; font-size: 7pt; font-style: normal; font-variant: normal; font-weight: normal; line-height: normal;"> </span></span><span style="font-family: Arial, sans-serif; font-size: 12pt; line-height: 115%;">Tipo p: l<span class="Apple-style-span" style="font-family: Georgia;"><span style="font-family: Arial, sans-serif; font-size: 12pt; line-height: 115%;">os materiales tipo p tienen un efecto contrario provocado por la sustitución de un átomo del grupo III A (Al, B, Ga) por otro en la red de átomos con cuatro átomos de valencia (usualmente silicio o germanio), ya que al solo tener tres electrones de valencia provocan que se produzca un hueco en los enlaces covalentes del material. Por lo cual el hueco puede atraer un electrón de algún átomo vecino lo cual provocaría que el hueco quedara en el átomo vecino, lo que se conoce como el estado excitado del hueco.</span><span style="font-family: Arial, sans-serif; font-size: 12pt; line-height: 115%;"> </span><span style="font-family: Arial, sans-serif; font-size: 12pt; line-height: 115%;">Este tipo de impurezas producen un nivel de energía entre el gap y justo encima de la banda de valencia, por lo tanto gracias a la excitación de los electrones en la banda de valencia, estos saltan al nivel producido por la impureza y como consecuencia se crea un hueco en la banda de valencia.</span></span></span></div><div class="MsoNoSpacing" style="line-height: 115%; text-align: justify;"><span style="font-family: Arial, sans-serif; font-size: 12pt; line-height: 115%;"> Para que un material del tipo semiconductor sea empleado en la industria electrónica, se deben tomar en cuenta le energía del gap, la conductividad electrónica y la movilidad de los portadores de carga. Los materiales que satisfacen dichos aspectos son el Si y el Ge, elementales. Pero como se mencionó antes están los compuestos como GaP, GaAs y InSb. Entre los más usados en la industria están el Si, el GaAs y el Ge. La industria productora de dispositivos de estado sólido emplea silicio para la construcción de componentes electrónicos que trabajan a partir de principios semiconductores. <o:p></o:p></span></div><div class="MsoNoSpacing" style="line-height: 115%; text-align: justify;"><span style="font-family: Arial, sans-serif; font-size: 12pt; line-height: 115%;"> </span><span style="font-family: Arial, sans-serif; font-size: 12pt; line-height: 115%;">Para el futuro se tienen que desarrollar nuevos materiales semiconductores para poder tener dispositivos más eficientes y que nos ayuden a mejorar en todos los aspectos nuestros aparatos electrónicos. Una nueva aplicación que se está realizando en el Instituto de Microelectrónica de Madrid son unas líneas de cristales fotónicos de semiconductores, las cuales son una estructura con una banda prohibida para fotones constituidas por variaciones periódicas en el índice de refracción del material del cual están constituidas. Igual que en los materiales semiconductores donde la periodicidad atómica origina nieles de energía para los electrones, la constante dieléctrica en el caso de los cristales origina una estructura de bandas para fotones, las cuales pueden diseñarse a voluntad, permitiendo favorecer o impedir la propagación de fotones con determinadas energías. </span><span style="font-family: Arial, sans-serif; font-size: 12pt; line-height: 115%;">Estos cristales fotónicos son materiales nanoestructurados con propiedades exclusivas que incluso ya se aplican para fibras ópticas y permitirán fabricar dispositivos optoelectrónicos más rápidos, eficaces y pequeños para favorecer las telecomunicaciones fotónicas y la computación óptica las cuales podrían superar las limitaciones impuestas por la progresiva miniaturización de los actuales procesadores de Silicio.</span><span style="font-family: Arial, sans-serif; font-size: 12pt; line-height: 115%;"><o:p></o:p></span></div><div class="MsoNoSpacing" style="line-height: 115%; text-align: justify; text-indent: 35.4pt;"><span style="font-family: Arial, sans-serif; font-size: 12pt; line-height: 115%;">La spintrónica o spin – electrónica es uno de los campos que también se beneficia con el desarrollo de nuevos materiales semiconductores, ese es un campo que combina los elementos del magnetismo con dispositivos electrónicos basados en semiconductores. Con estos dispositivos de la spintrónica las corrientes formadas están formadas por spines polarizados, los cuales son empleados para controlar el flujo de corriente o incluso el almacenamiento de datos. Estos materiales están formados por nanopartículas semiconductoras de (ZnO y CdO), diluidas magnéticamente con cationes metálicos de la primera serie de transición (Mn(II), Fe(II) y Co(II)).<o:p></o:p></span></div><div class="MsoNoSpacing" style="line-height: 115%; text-align: justify; text-indent: 35.4pt;"><span style="font-family: Arial, sans-serif; font-size: 12pt; line-height: 115%;">Podemos ahora darnos cuenta del gran uso de éstos materiales en la industria electrónica y algunas de las investigaciones de éste tipo de materiales con la finalidad de desarrollar semiconductores que sean mejores en cuanto a obtención, rendimiento y que sean sencillos de manufacturar. En conclusión la industria de los materiales semiconductores es de suma importancia para el desarrollo de dispositivos de estado sólido en los cuales esta cimentada en gran medida la vida diaria y la tecnología, esto nos permite inferir que si desarrollamos avances en cuanto a los materiales que constituyen dichos dispositivos podemos avanzar en la tecnología presente y volver más sencilla la vida diaria. <br />
</span></div><div class="MsoNoSpacing" style="line-height: 115%; text-align: justify; text-indent: 35.4pt;"><span style="font-family: Arial, sans-serif; font-size: 12pt; line-height: 115%;"><br />
</span></div><div class="MsoNoSpacing" style="line-height: 115%; text-align: justify; text-indent: 35.4pt;">Nombre: Luiggi D. Escalante Sarmiento<br />
CI. 18.878.611<br />
Materia: EES</div><div class="MsoNoSpacing" style="line-height: 115%; text-align: justify; text-indent: 35.4pt;">Fuente: http://nanoudla.blogspot.com/2009/05/materiales-para-aplicaciones-en.html<br />
<span style="font-family: Arial, sans-serif; font-size: 12pt; line-height: 115%;"> </span></div></div></span></span> <br />
<hr /><a href="http://www.blogger.com/post-edit.g?blogID=1627095826387552932&postID=677692623420758301" target="_new"></a>Tecnología en Telecomunicaciones - conocimientos.com.vehttp://www.blogger.com/profile/13517798918797491823noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-1627095826387552932.post-39810386339021765232010-03-21T21:36:00.002-04:302010-03-24T11:02:34.218-04:30Que son y como operan los transistores<b><span style="color: #ff6600; font-family: 'Century Gothic', Verdana, Tahoma, Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: medium;">Que son y como operan los transistores </span></b><br />
<div align="right"><i><br />
</i><br />
<br />
</div><div align="justify"><b>La mecánica del quantum no se limita al mundo de los aceleradores de partículas y a la física nuclear. También nos permite entender las propiedades de los materiales. Con estos conocimientos podemos sacar provecho de estas propiedades y fabricar transistores que controlan millones de dispositivos, desde computadores hasta relojes pulsera.</b></div><div align="justify" class="textos">Si Ud. está sentado en su hogar leyendo este artículo, seguramente está rodeado de miles de transistores. Se encuentran en el televisor, en el equipo de música, quizás en la máquina de lavar o en su reloj pulsera. Con toda probabilidad, cada uno de estos artículos contiene cientos o miles de transistores. Si Ud. tiene un computador personal, es seguro que éste tienen un millón de transistores. Ya en el mundo hay mucho más transistores que personas. El descubrimiento de los transistores y sus aplicaciones ha hecho posible toda la industria electrónica actual.<br />
<br />
Los transistores se utilizan no sólo para amplificar señales eléctricas, como las débiles ondas de radio captadas por una antena, sino también como interruptores electrónicos. Las redes de estos interruptores pueden formar circuitos lógicos que controlan sus aparatos domésticos electrónicos o que manejan información en su computador. La mecánica cuántica nos permite comprender la forma en que operan estos transistores. Normalmente esta teoría se asocia con conceptos tales como aceleradores de partículas y física nuclear. Sin embargo, los mismos conceptos nos permiten entender la operación de los transistores que están en todos los equipos electrónicos que nos rodean.<br />
<br />
<br />
<b>Antecedentes generales de la mecánica cuántica<br />
(Niveles de energía de los electrones en los átomos)</b><br />
<br />
En primer término necesitamos entender el comportamiento de los electrones en un átomo aislado. Uno de los descubrimientos fundamentales de la mecánica cuántica fue que, en un átomo aislado, los electrones sólo pueden tener cantidades específicas de energía, que se conocen como "niveles de energía".<br />
<br />
En realidad los electrones se comportan como pajaritos mal criados que quieren pararse en las ramas de un árbol que tiene pocas ramas. Cada uno quiere estar solo en una rama y rechaza a los otros que traten de pararse en la misma rama. Por este comportamiento, al cabo de un rato, se llenan las ramas con un pájaro cada una.<br />
<br />
Obviamente, la altura de los pájaros con respecto al suelo depende de la forma y el tamaño del árbol. Es imposible que un pájaro, por muy mal enseñado que sea, se pare en una altura en que no hay una rama. Del mismo modo, en un átomo cada electrón puede ocupar uno de los varios niveles definidos de energía, pero no puede permanecer en energías intermedias. Sin embargo, a diferencia de los pájaros, los electrones siempre tratarán de ubicarse en el menor nivel de energía posible.<br />
<br />
Pero los átomos rara vez existen de manera aislada, y por lo general les está llegando energía extra de afuera. Esta golpea a los electrones, empujándolos a niveles más altos. Cada átomo se estará moviendo rebotando contra otros y ocasionalmente son golpeados también por fotones de luz. Son estas interacciones las que les dan energía adicional a los electrones. Mientras más alta sea la temperatura, los átomos se mueven más rápidamente y más energía estará disponible y como resultado de estos choques los electrones saltan más alto.<br />
<br />
Cuando un electrón es impulsado a un nivel de energía más alto, deja una abertura detrás de él. Poco rato después, él u otro electrón sobre él caerá en esta abertura liberando la energía extra en forma de un fotón de luz.<br />
<br />
La fuerza que une los electrones a los núcleos de los átomos es la fuerza "electromagnética", ya que los electrones tienen carga negativa y el núcleo tiene carga positiva. Si una gran cantidad de átomos están juntos, las fuerzas entre los electrones cercanos y el núcleo harán que lo átomos se unan y se forme así un sólido.<br />
<br />
<br />
<b>Bandas y brechas<br />
Los electrones en los sólidos</b><br />
<br />
Los electrones unidos a cualquier núcleo en particular también estarán influidos por los átomos vecinos. El efecto que esto tiene sobre los niveles de energía es semejante a los árboles en un bosque tropical, donde sus ramas están tan juntas que se entrecruzan hasta formar una red inseparable. Las cercanías de los átomos en un sólido hacen que los niveles de energía de los electrones se unan dentro de una serie de "bandas" continuas, separadas por "brechas de energía".<br />
<br />
En la mayor parte de las circunstancias, sólo dos de las bandas de energía de un sólido tienen efecto sobre su comportamiento. Estas dos bandas se denominan banda de "valencia" y banda de "conducción". Si alrededor no hubiera energía extra, todos los electrones se asentarían en las bandas más bajas, siendo la banda de valencia la más alta de estas bandas llenas (fig. 1). Los electrones de la banda de valencia proveen la mayor parte de la fuerza que une y aglomera a los átomos para formar un sólido. La banda de conducción es la banda vacía más baja, la que queda directamente sobre la banda de valencia.<br />
<br />
En las bandas llenas los electrones no se pueden mover, y de este modo están atascados. A temperaturas más altas, las vibraciones en el sólido envían a los electrones a través de la brecha, hasta la banda de conducción. En esta banda ellos tienen la posibilidad de moverse y por lo tanto de conducir la electricidad.<br />
<br />
De este modo, es el tamaño de la brecha entre la banda de valencia y la banda de conducción lo que le da la propiedad a un sólido de ser un buen o un mal conductor. Si la brecha es grande, los electrones necesitan mucho energía para saltar a través de ella, y de este modo van a ser pocos los electrones que sean capaces de hacerlo y este sólido será un mal conductor... Si la brecha es pequeña, serán, muchos más los electrones que pasen la brecha para llegar a la banda de conducción. El tamaño de la brecha y las características de todas las bandas de energía de los electrones en un sólido dependen de los átomos de que este sólido esta constituido y de la manera cómo éstos se hayan juntado.<br />
<br />
Desde este punto de vista, podemos dividir a los sólidos en tres tipos; metales; aisladores y semiconductores. En el caso de los metales las bandas de energía se extienden y se sobreponen, y por lo tanto no existe separación entre las bandas de valencia y de conducción (fig.1). Sólo se necesita una muy pequeña cantidad de energía adicional para que un electrón salte al nivel de libertad. Los electrones pueden desplazarse en el material de manera bastante fácil, lo que hace que los metales sean buenos conductores de electricidad.<br />
<br />
En un aislador, la brecha entre la banda de valencia y la banda de conducción es más grande, lo que hace prácticamente imposible que un electrón obtenga la energía necesaria para saltar a la banda de conducción y ésta entonces está prácticamente vacía. Esto significa que este sólido no tiene prácticamente electrones que se puedan mover, y por lo tanto no conduce bien.<br />
<br />
Si calentamos un aislador, le agregamos energía. Esto puede aumentar la posibilidad de que un electrón pueda encontrar suficiente energía extra para saltar a la banda de conducción y moverse. De este modo, podríamos calentar un aislador hasta que esté lo suficientemente caliente como para que sea un conductor eléctrico. En la práctica, las temperatura que se requeriría sería tan alta que lo probable es que el material se funda, se evapore o estalle en llamas.<br />
<br />
Los semiconductores son materiales con una brecha de tamaño intermedio. A la temperatura ambiente hay suficiente energía vibrando a través de la superficie como para golpear a un moderado número de electrones y hacer que salten desde la banda de valencia a la banda de conducción y allí se pueden mover libremente. Es decir, un semiconductor posee una conductividad eléctrica entre la del metal y la del aislante.<br />
<br />
De hecho, la mayoría de los transistores están hechos de materiales que poseen una gran brecha y que por lo tanto serían aislantes. Sin embargo, ellos pueden convertirse en semiconductores agregándoles unos pocos átomos del sólido. Así, un cierto número de átomos en el cristal semiconductor (digamos, silicón) pueden ser reemplazados por otros átomos, como indium o fosfato. Este proceso de agregar algunos otros átomos para modificar el comportamiento del sólido es lo que se llama doping.<br />
<br />
<br />
<b>Semiconductores doping, una manera de facilitar la conducción</b><br />
<br />
Existen dos tipos de doping. En el primero se pueden agregar átomos conocidos como "átomos dadores", que aportan electrones extras al material. Estos electrones extras pueden saltar a la banda de conducción mucho más fácilmente que los electrones de la banda de valencia. En el otro tipo de doping, se le agregan al semiconductor átomos, conocidos con el nombre de "átomos aceptores", que tienen un electrón de menos. Los átomos entonces agarran electrones de la banda de valencia. Esto deja "agujeros" que se comportan como si fueran partículas positivas, moviéndose en la banda de valencia. De este modo la corriente en un semiconductor puede ser motivada por el flujo de electrones y agujeros.<br />
<br />
Los semiconductores a los cuales se les ha agregado átomos que proveen electrones movibles se llaman "semiconductores tipo n", porque las cargas móviles son negativas. Si por el contrario se les agregan átomos aceptores, el material resultante se llama "tipo-p", ya que las cargas móviles aparentes se comportan como si fueran positivas. En realidad son electrones engañadores que pasan de un átomo a otro, lo que resulta en que los agujeros parecen moverse.<br />
<br />
Con estos antecedentes podemos construir dispositivos útiles a partir de los semiconductores, uniendo diferentes tipos de material. La combinación más fácil es unir una pequeña cantidad de material "tipo-p" a otra pequeña cantidad "tipo-n". Esto forma una "unión pn".<br />
<br />
En el material "tipo-n" los átomos donantes aparecen cargados positivamente, porque cada uno de ellos ha perdido un electrón, que ahora se está moviendo en la banda de conducción.<br />
<br />
Del mismo modo, el semiconductor "tipo-p", donde se han agregado átomos aceptores, aparece cargado negativamente, porque ha atrapado un electrón extra de la banda de valencia (fig. 2, parte superior).<br />
<br />
La fuerza eléctrica generada por estos átomos de carga opuesta en los dos materiales impide que la mayor parte de los electrones atraviese la unión p-n. Si el electrón trata de moverse de un material tipo-n al material tipo-p, será repelido por los átomos receptores negativos del material tipo-p. Ellos serán también atraídos hacia atrás dentro del material tipo-n por los átomos dadores positivos. Hay que ejecutar un trabajo para empujar los electrones a través de la unión, de modo que la energía potencial de los electrones debe ser más alta en el lado tipo-p.<br />
<br />
Hemos dibujado un diagrama para describir las bandas de energía, de modo que la energía potencial de un electrón ha sido representada por su altura (graf. 2, parte alta). La diferencia del potencial de energía en ambos lados de la unión se esquematiza poniendo la banda de valencia y conducción más alta en el material tipo-p que en el material tipo-n.<br />
<br />
Dibujado de esta forma, un electrón se desacelera si se mueve "cerro arriba", pero un agujero se desacelera si se desplaza cuesta abajo. Esto sucede porque un agujero es un IOU para un electrón, en la misma forma en que una burbuja puede ser un IOU para el agua. Si una burbuja es atrapada debajo del hielo en la superficie del lago, automáticamente se mueve hacia el punto más alto posible. Habría que hacer un trabajo para tratar de empujarla hacia un punto más abajo del hielo.<br />
<br />
Podríamos alterar la diferencia en altura entre los dos lados, agregando un par de cables, uno a cada lado, y aplicando un voltaje entre las dos piezas del material. Si aplicamos un voltaje que tenga más positivo al material tipo-n y más negativo al tipo-p, nosotros estamos aumentando las fuerzas que impiden que las cargas se muevan a través de la barrera (un cerro más escarpado para que los electrones lo trepen). En la unión, el cambio en la energía se elevará y por lo tanto no va a ser posible que fluya la corriente.<br />
<br />
Sin embargo, si aplicamos un voltaje que haga al lado tipo-p menos negativo y al tipo-n menos positivo, disminuirá la energía necesaria para atravesar la barrera. En esas condiciones las cargas podrán desplazarse más fácilmente a través de la barrera. Por lo tanto, la unión pn actúa como un "diodo", resistiendo el flujo de corriente en una dirección, pero permitiéndola en otro.<br />
<br />
<br />
<b>Transistores bipolares<br />
Semiconductores sándwich</b><br />
<br />
Para construir una forma simple de transistor, podemos unir tres piezas de material, obteniendo así un semiconductor sandwich. Estos materiales pueden ser tanto npn o pnp. Ambos tipos de sandwich contienen dos uniones pn y conforman lo que se denomina un "transistor bipolar". En la siguiente descripción observaremos la manera como opera un sandwich npn, y cómo también un sandwich pnp opera exactamente de la misma manera, excepto por el hecho de que son agujeros los que se desplazan y todos los voltajes aplicados serán de signo opuesto.<br />
<br />
Se puede comprender algunas propiedades básicas de estos transistores, imaginándolos como pares de diodos unidos por la parte posterior Algunos electrones bajarán por las bandas de conducción de las dos piezas de material tipo n y habrá algunos agujeros desplazándose por la banda de valencia de la franja central tipo p.<br />
<br />
La franja central se comporta como un cerro entre dos planicies. La mayoría de los electrones no tiene la energía suficiente para alcanzar la cima. Sólo unos pocos tendrán energía para llegar al otro lado, pero el número total será reducido (fig.2, parte interior).<br />
<br />
Mediante la aplicación de un cierto voltaje entre los dos lados del transistor, podemos alterar la altura relativa de las bandas de conducción. Si luego aplicamos un voltaje a la zona central de tipo-p, para reducir la altura del cerro, los electrones requerirán menos energía para escalarlo, y por lo tanto les será muy fácil desplazarse desde el lado negativo al positivo del sandwich.<br />
<br />
Sin embargo, el voltaje aplicado entre los dos materiales tipo-n, por lo general, es mucho mayor que el aplicado a la franja central. Por lo tanto, a los electrones se les hace casi imposible desplazarse en la otra dirección, desde el lado positivo de la cima del cerro hacia el tipo-p (fig.2)<br />
<br />
En un transistor npn, el lado positivo se denomina "colector", ya que los electrones se apilan en ese lado. El lado negativo se denomina "emisor, ya que emite sus electrones hacia el material tipo-p. La franja central se denomina "base".<br />
<br />
Una vez que se aplican voltajes en este sentido, un número grande de electrones se desplazará desde el emisor, a través de la base, hacia el colector. Por lo tanto, se producirá un gran flujo de corriente eléctrica. Obviamente, para que esto se mantenga igual debemos, en forma continua, sacar electrones del colector y al mismo tiempo debemos colocar nuevos en el emisor.<br />
<br />
Para esto se debe mantener una corriente fluyente por cables que conecten el emisor y colector a un generador de voltaje.<br />
<br />
<br />
<b>Control de corriente<br />
Amplificador e interruptor</b><br />
<br />
La intensidad de la corriente a través del transistor puede ser controlada fácilmente mediante alteraciones de voltaje entre el emisor y la base. Cambiando la altura del cerro los electrones lo pueden escalar para desplazarse desde el emisor al recolector.<br />
<br />
Un pequeño porcentaje de los electrones que fluyen a través de la base, se encontrarán con átomos a los que les falta un electrón. De este modo, algunos de ellos caerán dentro del agujero y lo llenarán. La base entonces acumulará más electrones que los que tenía cuando comenzó y por lo tanto se cargará negativamente, haciendo más difícil que pase cualquier otro electrón. Para impedir esto necesitamos usar el voltaje aplicado entre la base y el emisor, con el objeto de remover los electrones extras y devolverlos al emisor. El flujo resultante se denomina "corriente de base".<br />
<br />
Para un transistor bipolar típico, sólo el 1% de los electrones que dejan el emisor puede encontrarse con un agujero en la base. Así la corriente de base requerida para mantener las cosas caminando es sólo de un centésimo con respecto a la corriente que fluye por el colector.<br />
Los ingenieros eléctricos, muy a menudo, usan los transistores bipolares para amplificar corrientes. Mediante la aplicación de una pequeña señal de entrada en forma de una corriente variable aplicada a la base, se producirá una corriente de colector que varía en simpatía con la entrada, pero es 100 veces mayor. Se dice que un dispositivo de este tipo tiene una ganancia de corriente de 100.<br />
<br />
En los dispositivos electrónicos se emplean también transistores, pero como interruptores. Si no colocamos voltaje entre la base y el emisor, muy pocos electrones serán capaces de pasar del emisor al colector. El transistor se comporta entonces como un interruptor "abierto", rechazando prácticamente todo flujo de corriente.<br />
<br />
Pero si aplicamos un voltaje alto entre el emisor y la base, se pueden casi igualar sus niveles de energía, eliminando así el cerro y permitiendo un libre flujo de corriente. Ahora se "cerró" el interruptor. Por lo tanto, cambiando el voltaje entre los dos valores en particular del emisor y de la base se puede permitir e impedir rápidamente el flujo de corriente, por lo que se pude emplear el transistor para procesar "señales digitales".<br />
<br />
Si Ud. observa la mayoría de los equipos electrónicos modernos, con toda seguridad encontrará pequeñas placas de plástico negro, sustentadas por una gran cantidad de patitas metálicas. En cada una de éstas hay un circuito integrado que puede contener muchos cientos o miles de transistores (fig. 3).<br />
<br />
Algunas de estas placas contienen patrones de transistores que pueden aceptar las débiles señales de radio tomadas desde el aire por una antena, amplificarías y modificar su forma para hacer que salga música desde los parlantes. Otros circuitos pueden componer la imagen en una pantalla de televisión o recopilar la información almacenada como millones de minúsculos golpecitos y pulsaciones en un disco compacto o por último controlar los ciclos de revoluciones de una máquina de lavar.<br />
<br />
En general, la mecánica cuántica se presenta como una situación en la que nos vemos enfrentados con la duda y con la inevitable tendencia del mundo real a comportarse de manera impredecible. Aun así, nuestra comprensión de la mecánica cuántica nos permite fabricar transistores que controlan la compleja precisión de un reloj digital o la potencia de un moderno computador.</div><br />
<hr /><a href="http://www.blogger.com/post-edit.g?blogID=1627095826387552932&postID=3981038633902176523" target="_new"></a>Tecnología en Telecomunicaciones - conocimientos.com.vehttp://www.blogger.com/profile/13517798918797491823noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-1627095826387552932.post-37968527816891473192010-03-21T21:25:00.002-04:302010-03-24T11:02:07.098-04:30NEW DIODE COULD ENABLE FASTER, MORE EFFICIENT ELECTRONICSCOLUMBUS, Ohio Engineers have designed a new diode that transmits more electricity than any other device of its kind, and the inspiration for it came from technology that is 40 years old. Unlike other diodes in its class, called tunnel diodes, the new diode is compatible with silicon, so manufacturers could easily build it into mainstream electronic devices such as cell phones and computers.<br />
<table align="RIGHT" border="0" cellpadding="2" cellspacing="4" style="width: 200px;"><tbody>
<tr> <td valign="TOP"><img align="BOTTOM" border="2" height="231" naturalsizeflag="0" src="http://researchnews.osu.edu/archive/berger.jpg" width="180" /> </td> </tr>
<tr> <td><br />
<center><span style="color: #333333; font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Paul R. Berger</span></center></td> </tr>
</tbody></table><br />
Industry has long sought to marry tunnel diodes with conventional electronics as a means to simplify increasingly complex circuits, explained Paul R. Berger<a href="http://www.eleceng.ohio-state.edu/~berger/"></a>, professor of electrical engineering and physics at Ohio State University.<br />
Computer chips now are worse than the Los Angeles freeway, with wires running back and forth clogging the path of propagating signals, Berger said. At some point, things are going to come to a grinding halt, and chips won't run any faster.<br />
Because this diode can replace some of the circuits on a typical chip, it could potentially simplify chip design without compromising performance.<br />
Essentially, manufacturers would get more bang for their buck, Berger said.<br />
<table align="RIGHT" border="0" cellpadding="2" cellspacing="4" style="width: 200px;"><tbody>
<tr> <td><hr align="LEFT" /><h3><center><em><span style="color: #333366;">Berger said that the diode's ability to operate in low-power conditions makes it ideal for use in power-hungry devices that generate radio-frequency signals, such as cordless home telephones and cell phones.</span></em></center></h3><hr align="LEFT" /></td> </tr>
</tbody></table><br />
Researchers around the world have toiled for decades to develop such a diode, which could enable fast, efficient electronics that run on low-power batteries by requiring fewer devices to perform the same function.<br />
The new diode conducts 150,000 amps per square centimeter of its silicon-based material -- a rate three times higher than that of the only comparable silicon tunnel diode.<br />
Berger designed the diode with a team of engineers from Ohio State, the Naval Research Laboratory, and the University of California, Riverside. They describe it in an upcoming issue of the journal Applied Physics Letters.<br />
<br />
<br />
Our goal was to develop a tunnel diode that could be built directly onto a traditional computer chip at minimal cost, Berger said. And we've achieved that.<br />
Tunnel diodes are so named because they exploit a quantum mechanical effect known as tunneling, which lets electrons pass through barriers unhindered. The first tunnel diodes were created in the 1960s, and led to a Nobel Prize for physicist Leo Esaki in 1973.<br />
Since then, in an effort to build more powerful diodes, researchers have increasingly turned to expensive, exotic materials that aren't compatible with silicon, but allow tailored properties not often available in silicon.<br />
Most modern tunnel diodes are intraband diodes, meaning they restrict the movements of electrons to one energy level, or band, within the semiconductor crystal. But the Esaki tunnel diodes were interband diodes -- they permitted electrons to pass back and forth between different energy bands.<br />
At first, Berger's team tried to develop intraband diodes with silicon technology. But faced with what he called a materials science nightmare, they turned instead to Esakis early tunnel diode technology for inspiration.<br />
To construct a powerful interband diode, Bergers team had to develop a new technique for creating silicon structures that contain unusually large quantities of other chemical elements, or dopants, such as boron and phosphorus.<br />
<br />
Essentially, we traded one nightmare for another, Berger said with a laugh. Mother Nature doesnt want that much dopant in one place, but the doping problem was one that we felt we could tackle.<br />
They layered silicon and silicon-germanium into a structure that measured only a few nanometers, or billionths of a meter, high. Then they discovered that by changing the thickness of a central spacer layer, where the electrons are tunneling, they could tailor the amount of current that passed through the material. This had to be tempered with a design that kept the boron and phosphorus from intermixing.<br />
<br />
Berger said that the diode's ability to operate in low-power conditions makes it ideal for use in power-hungry devices that generate radio-frequency signals, such as cordless home telephones and cell phones. With little power input, the diode could generate a strong signal.<br />
One other application that Berger finds particularly interesting involves medical devices. The diode could support a low-power data link that would let doctors perform diagnostics on pacemakers and other implants by remote, without wires protruding through a patients skin that could cause infections.<br />
Co-authors on the paper included electrical engineering graduate students Niu Jin, Sung-Yong Chung, and Anthony T. Rice, and physics graduate student Ronghua Yu, all of Ohio State; Phillip E. Thompson of the Naval Research Lab; and Roger Lake of the University of California, Riverside.<br />
<table border="0" cellpadding="2" cellspacing="4" style="width: 640px;"><tbody>
<tr><td><br />
</td> </tr>
<tr> <td><a href="" name="anchor3315"></a><img align="BOTTOM" border="2" height="480" naturalsizeflag="0" src="http://researchnews.osu.edu/archive/Thompson.jpg" width="640" /></td> </tr>
<tr> <td><span style="color: #333333; font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Phillip E. Thompson of the Naval Research Laboratory stands next to a molecular beam epitaxy system that was used in the development of a powerful new piece of electronic equipment called a tunnel diode. Ohio State University led a team of researchers, which included the Naval Research Laboratory and the University of California, Riverside, to develop the diode.</span> <br />
<hr align="LEFT" /></td> </tr>
</tbody></table><table border="0" cellpadding="2" cellspacing="4" height="391" style="width: 656px;"><tbody>
<tr><td valign="TOP" width="310"><span style="color: #333333; font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">This graphic, created by Roger Lake of the University of California, Riverside, shows the energy states of atoms in a powerful new tunnel diode. A team of researchers led by Ohio State University and including the Naval Research Laboratory and the University of California, Riverside, recently developed the diode, which transmits three times more electrical current than the next most powerful diode of its kind. Researchers have long sought to develop tunnel diodes that can be easily integrated into conventional electronics, because they use quantum mechanical effects to boost electrical current -- even in devices running on small, low-power batteries.</span></td> <td height="419" valign="TOP" width="310"><a href="" name="anchor7852"></a><span style="color: #333333; font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><img align="RIGHT" height="415" naturalsizeflag="0" src="http://researchnews.osu.edu/archive/energy_bands.jpg" width="450" /></span></td> </tr>
<tr><td valign="top"><br />
<br />
<br />
Nombre: Luiggi D. Escalante Sarmiento<br />
CI. 18.878.611<br />
Materia: EES<br />
Fuente: http://researchnews.osu.edu/archive/diode.htm</td><td valign="top"><br />
</td><td valign="top"><br />
</td></tr>
</tbody></table><br />
<hr /><a href="http://www.blogger.com/post-edit.g?blogID=1627095826387552932&postID=3796852781689147319" target="_new"></a>Tecnología en Telecomunicaciones - conocimientos.com.vehttp://www.blogger.com/profile/13517798918797491823noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-1627095826387552932.post-38863431244583796352010-03-21T21:14:00.002-04:302010-03-24T11:01:48.111-04:30Thin-Film Solar Cells: An Overview<div align="center"><span style="color: #4f81bd; font-size: large;"><strong>Thin-Film Solar Cells: An<br />
Overview</strong></span></div><span style="color: grey; font-size: small;">K. L. Chopra1, P. D. Paulson2*,y and V. Dutta1<br />
1Photovoltaic Laboratory, Centre for Energy Studies, Indian Institute of Technology Delhi, Hauz Khas,<br />
New Delhi-110 016, India</span><br />
<br />
<span style="color: grey; font-size: small;">2Institute of Energy Conversion, Newark, Delaware 19716, USA</span><br />
<br />
<span style="color: grey; font-size: small;">Thin film solar cells (TFSC) are a promising approach for terrestrial and space<br />
photovoltaics and offer a wide variety of choices in terms of the device design and<br />
fabrication. A variety of substrates (flexible or rigid, metal or insulator) can be used<br />
for deposition of different layers (contact, buffer, absorber, reflector, etc.) using different<br />
techniques (PVD, CVD, ECD, plasma-based, hybrid, etc.). Such versatility<br />
allows tailoring and engineering of the layers in order to improve device performance.<br />
For large-area devices required for realistic applications, thin-film device<br />
fabrication becomes complex and requires proper control over the entire process<br />
sequence. Proper understanding of thin-film deposition processes can help in achieving<br />
high-efficiency devices over large areas, as has been demonstrated commercially<br />
for different cells. Research and development in new, exotic and simple materials and<br />
devices, and innovative, but simple manufacturing processes need to be pursued in a<br />
focussed manner. Which cell(s) and which technologies will ultimately succeed commercially<br />
continue to be anybody's guess, but it would surely be determined by the<br />
simplicity of manufacturability and the cost per reliable watt. Cheap and moderately<br />
efficient TFSC are expected to receive a due commercial place under the sun.<br />
</span><br />
<span style="color: grey; font-size: small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP426B43;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP426B43;"> </span></span></span><br />
<span style="color: grey; font-size: small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP426B43;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP426B43;"><div align="left"><strong><span style="color: #4f81bd;">INTRODUCTION</span></strong></div><div align="left"><br />
</div></span></span><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C;"> </span></span></span><br />
<div align="left"><span style="color: grey;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;">The modern era of photovoltaic device technology reached its Golden Jubilee year in 2003.</span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;">1 </span></span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey;">Since the</span></span></span></span></div><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"></span></span></span><br />
<div align="left"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey;">discovery of a </span></span></span></span><span style="color: grey;"><span style="font-family: AdvP4B2E3F;"><span style="font-family: AdvP4B2E3F;"><span style="font-family: AdvP4B2E3F;">p</span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;">–</span></span></span><span style="font-family: AdvP4B2E3F;"><span style="font-family: AdvP4B2E3F;"><span style="font-family: AdvP4B2E3F;">n </span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;">junction Si photovoltaic (PV) device</span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;">2 </span></span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey;">reported in 1954, the science and technology</span></span></span></span></div><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"></span></span></span><br />
<span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><div align="left"><span style="color: grey;">of PV devices (solar cells) and systems have undergone revolutionary developments. Today, the best</span></div></span></span></span><br />
<div align="left"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey;">single crystal Si solar cells have reached an efficiency of 24</span></span></span></span><span style="font-family: AdvP4C4E74;"><span style="font-family: AdvP4C4E74;"><span style="color: grey; font-family: AdvP4C4E74;"> </span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey;">7%, compared with the theoretical maximum value</span></span></span></span></div><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"></span></span></span><br />
<div align="left"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey;">of 30%. Large-scale production of solar cells during the year 2002 worldwide</span></span></span></span><span style="color: grey;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;">3 </span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;">stood above 500MW</span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;">p</span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;">, consisting</span></span></span></span></div><span style="color: grey;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"></span></span></span></span><span style="font-family: AdvP4C4E74;"><span style="font-family: AdvP4C4E74;"><span style="font-family: AdvP4C4E74;"> </span></span></span><br />
<div align="left"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: x-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: x-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: x-small;"><span style="color: grey; font-size: small;">40% of single crystal Si and 51% multicrystalline Si cells and about 8% based on thin-film amorphous</span></span></span></span></div><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: x-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: x-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: x-small;"></span></span></span><br />
<span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: x-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: x-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: x-small;"><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">Si solar cells. Cumulatively, about 2GWof solar cells are being used worldwide in a variety of applications,</span></div><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">ranging from severalMWof stand-alone / grid connected power stations to severalMWof low-power electronic</span></div><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">devices. A large number of countries, developing and developed, are seriously involved in creating and nurturing</span></div><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">the PV industries. Human life-style being a matter of power is a well-documented fact and the poor and</span></div><span style="color: grey; font-size: small;">developing countries (ironically blessed with copious sun power) with limited conventional power sources,</span><br />
<span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"> </span></span></span><br />
<div align="left"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey; font-size: small;">particularly in remote areas, are increasingly turning to PV power for enhancing their development index.</span></span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey; font-family: AdvP41153C; font-size: small;">4 </span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey; font-size: small;">That</span></span></span></span></div><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"></span></span></span><br />
<span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">the sunrise PV industry worldwide is already a billon dollar industry leaves no doubt that it has matured fast to</span></div><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">be reckoned with economically in the world arena. However, its growth is limited largely by the ultimate cost of</span></div><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">the PV power. Despite tremendous progress in all aspects of production of Si-based solar cells and the rapid</span></div></span></span></span><br />
<div align="left"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey; font-size: small;">decrease of production cost</span></span></span></span><span style="font-size: small;"><span style="color: grey;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;">5 </span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;">from $4</span></span></span><span style="font-family: AdvP4C4E74;"><span style="font-family: AdvP4C4E74;"><span style="font-family: AdvP4C4E74;"> </span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;">2/W</span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;">p </span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;">in 1992 to $1</span></span></span><span style="font-family: AdvP4C4E74;"><span style="font-family: AdvP4C4E74;"><span style="font-family: AdvP4C4E74;"> </span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;">7/W</span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;">p </span></span></span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey; font-size: small;">in 2002, large-scale household applications</span></span></span></span></div><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"></span></span></span><br />
<span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">are not commercially viable as yet.With respect to single crystal Si technology, the single most important factor</span></div></span></span></span><br />
<div align="left"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey; font-size: small;">in determining the cost of production is the cost of the 250–300 </span></span></span></span><span style="font-family: AdvPi1;"><span style="font-family: AdvPi1;"><span style="color: grey; font-family: AdvPi1; font-size: small;">m</span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey; font-size: small;">m-thick Si wafer used for the fabrication of</span></span></span></span></div><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"></span></span></span><br />
<span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">solar cells. Unless a much thinner wafer, and thus less amount of Si, is used and the production process is made</span></div><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">cheaper and simpler, any further decrease in Si cells cost will be only by small increments.</span></div><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">The problem of high cost of Si was recognized right from the beginning. And it has also been recognized that</span></div><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">cheaper solar cells can be produced only if cheaper and more spuringly used materials and lower cost technologies</span></div></span></span></span><br />
<div align="left"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey; font-size: small;">are utilized. The first thin/thick-film Cu</span></span></span></span><span style="font-size: small;"><span style="color: grey;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;">2</span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;">S/CdS cell</span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;">6 </span></span></span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey; font-size: small;">was based on rather simple and cheap technology</span></span></span></span></div><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"></span></span></span><br />
<div align="left"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey; font-size: small;">known as the 'Clevite process',</span></span></span></span><span style="font-size: small;"><span style="color: grey;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;">7 </span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;">in which several </span></span></span><span style="font-family: AdvPi1;"><span style="font-family: AdvPi1;"><span style="font-family: AdvPi1;">m</span></span></span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey; font-size: small;">m-thick CdS film was deposited on to a metal or metallized</span></span></span></span></div><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"></span></span></span><br />
<span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">plastic substrate, then an acid etch of the CdS film followed by immersion in hot cuprous chlorides solution for</span></div></span></span></span><br />
<div align="left"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey; font-size: small;">few seconds to topotaxially convert the CdS surface to Cu</span></span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey; font-family: AdvP41153C; font-size: small;">2</span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey; font-size: small;">S. Small-area cell efficiencies as high as 10% were</span></span></span></span></div><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"></span></span></span><br />
<div align="left"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey; font-size: small;">reported</span></span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey; font-family: AdvP41153C; font-size: small;">8 </span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey; font-size: small;">and produced commercially by several companies in USA and France. However, the rapidly rising</span></span></span></span></div><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"></span></span></span><br />
<span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">stabilized efficiency of cells based on the better-understood Si technology, compared with lower and questionable</span></div></span></span></span><br />
<div align="left"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey; font-size: small;">stability of Cu</span></span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey; font-family: AdvP41153C; font-size: small;">2</span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey; font-size: small;">S/CdS cell, led to premature death of the latter. Nevertheless, extensive basic research on</span></span></span></span></div><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"></span></span></span><br />
<div align="left"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey; font-size: small;">the Cu</span></span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey; font-family: AdvP41153C; font-size: small;">2</span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey; font-size: small;">S/CdS PV devices has proved very useful for later developments in thin-film solar cells (TFSC).</span></span></span></span></div><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"></span></span></span><br />
<span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">The chance discovery of the possibility of doping amorphous hydrogenated Si (a-Si:H) films created a lot of</span></div></span></span></span><br />
<div align="left"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey; font-size: small;">excitement in the PV industry.</span></span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey; font-family: AdvP41153C; font-size: small;">9 </span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey; font-size: small;">As a result of an enormous amount of basic and applied research by a very large</span></span></span></span></div><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"></span></span></span><br />
<span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">number of scientists and engineers worldwide, a major PV industry on megawatt scale, based on a-Si:H thin</span></div><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">films, grew rapidly in several countries. However, after several years of significant development and production</span></div><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">activities, a-Si:H has failed to challenge the supremacy of crystalline silicon, largely because of little cost</span></div><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">advantage, lower efficiency and relatively poor stability compared with crystalline Si cells.</span></div><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">The number of possible and viable thin/thick-film materials for solar cells is quite large. Some of the most</span></div></span></span></span><br />
<div align="left"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey; font-size: small;">attractive candidates, based on a-Si:H, CdTe and CuInSe</span></span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey; font-family: AdvP41153C; font-size: small;">2 </span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey; font-size: small;">materials have been the subject of intense R&D and</span></span></span></span></div><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"></span></span></span><br />
<span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">exploration of manufacturing technologies for the last three decades. Despite all these efforts, which cell material</span></div><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">and which production technology will ultimately succeed in the commercially competitive field is still anybody's</span></div></span></span></span><br />
<div align="left"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey; font-size: small;">guess. Several reviews on the physics, materials aspects,</span></span></span></span><span style="font-size: small;"><span style="color: grey;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;">10 </span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;">device characterization,</span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;">11 </span></span></span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey; font-size: small;">performance and</span></span></span></span></div><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"></span></span></span><br />
<div align="left"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey; font-size: small;">manufacturing technologies</span></span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey; font-family: AdvP41153C; font-size: small;">12 </span></span></span><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: x-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: x-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: x-small;"><span style="color: grey; font-size: small;">of TFSC have been published in the recent past. Instead of focusing on these</span></span></span></span></div><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: x-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: x-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: x-small;"></span></span></span><br />
<span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: x-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: x-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: x-small;"><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">issues, this review seeks to highlight the weaknesses in different thin-film solar cell devices and production</span></div><span style="color: grey; font-size: small;">technologies so that a comparative analysis can be made.</span><br />
<span style="color: grey; font-size: small;"></span><br />
<span style="color: #4f81bd; font-size: small;"><strong>STATUS OF DIFFERENT PHOTOVOLTAIC TECHNOLOGIES</strong></span><br />
<br />
<span style="color: grey; font-size: small;">To provide a commercial view of the current photovoltaic technologies, it is useful to compare the manufacturing<br />
cost and the energy payback time. Figure 1 shows the average module manufacturing cost, average cost per<br />
watt weighed by the production capacity, of thin-film modules in comparison with non-thin-film modules based<br />
on data5 available in 2001. There has been a steady and rapid decline in the cost and one expects the cost comparison<br />
of thin-film cells to become increasingly favorable. The average cost of thin-film module manufacturing<br />
is reduced by 64% compared to 51% for non-thin-film modules. Clearly, thin-film solar cell technologies have<br />
the potential for producing cheaper devices on a large scale.<br />
Another major consideration in comparing different PV technologies is the energy payback period, which<br />
refers to the number of years in which the electrical energy generated by the devices will be equal to the energy<br />
required for production of these devices. Figure 2 shows a comparison for different types of solar cells and other<br />
system components required for different applications.13 The figure gives two estimates for multicrystalline<br />
modules to avoid the uncertainty related to the variation in the energy consumption estimates. The low estimate<br />
is based on the lower end value for silicon purification and does not consider the primary crystallization step,<br />
while the high estimates assume the high-energy end value for silicon that includes energy intensive primary</span><br />
<span style="color: grey; font-size: small;"></span><br />
<img height="304" src="https://mail.google.com/mail/?attid=0.1&disp=emb&view=att&th=12783860ddb5bcc0" width="321" /><br />
<span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: xx-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: xx-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: xx-small;"> </span></span></span><br />
<span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: xx-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: xx-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: xx-small;"><div align="left"><span style="color: grey; font-size: x-small;">Figure 1. Manufacturing cost and production capacity projections for thin-film and non-thin-film modules based on the data</span></div><span style="color: grey; font-size: x-small;">available in year 2001 (data from Reference 5)</span><br />
<span style="color: grey; font-size: x-small;"></span><br />
<img height="237" src="https://mail.google.com/mail/?attid=0.1&disp=emb&view=att&th=12783880dea2d099" width="324" /><br />
<span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: xx-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: xx-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: xx-small;"> </span></span></span><br />
<span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: xx-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: xx-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: xx-small;"><div align="left"><span style="color: grey; font-size: x-small;">Figure 2. Energy payback time for different PV technologies: A multicrystalline Si 1997 low; B multicrystalline Si 1997</span></div><div align="left"><span style="color: grey; font-size: x-small;">high; C thin-film 1997; D multicrystalline Si 2007; E thin-film 2007, for different applications. Other system components are</span></div><span style="color: grey; font-size: x-small;">also shown for comparison (data from Reference 13)</span><br />
<span style="color: grey; font-size: x-small;"></span><br />
<span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: x-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: x-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: x-small;"> </span></span></span><br />
<span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: x-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: x-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: x-small;"><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">crystallization process. For grid-connected rooftop and array fields, the TFSC technology fare much better. On</span></div><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">the other hand, the multicrystalline estimates based on lower end value fare well for solar home systems because</span></div></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span><span style="color: grey; font-size: small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: x-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: x-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: x-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: x-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: x-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: x-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: xx-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: xx-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: xx-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: xx-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: xx-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: xx-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: x-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: x-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: x-small;"><span style="color: grey; font-size: small;">of the higher balance of system (BOS) cost.</span><br />
<br />
</span></span></span></span></span></span></span></span></span> <span style="color: grey; font-size: small;"></span><br />
</span></span></span></span></span></span></span> <br />
<hr />¿Sabes que la Videollamada de Messenger es GRATIS <a href="http://events.es.msn.com/windows-live/redes-sociales/default.aspx" target="_new">¡Descúbrela!</a>Tecnología en Telecomunicaciones - conocimientos.com.vehttp://www.blogger.com/profile/13517798918797491823noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-1627095826387552932.post-33795244215704502632010-03-21T21:13:00.002-04:302010-03-24T11:01:18.522-04:30Thin-Film Solar Cells: An Overview<div align="center"><span style="color: #4f81bd; font-size: large;"><strong>Thin-Film Solar Cells: An<br />
Overview</strong></span></div><span style="color: grey; font-size: small;">K. L. Chopra1, P. D. Paulson2*,y and V. Dutta1<br />
1Photovoltaic Laboratory, Centre for Energy Studies, Indian Institute of Technology Delhi, Hauz Khas,<br />
New Delhi-110 016, India</span><br />
<br />
<span style="color: grey; font-size: small;">2Institute of Energy Conversion, Newark, Delaware 19716, USA</span><br />
<br />
<span style="color: grey; font-size: small;">Thin film solar cells (TFSC) are a promising approach for terrestrial and space<br />
photovoltaics and offer a wide variety of choices in terms of the device design and<br />
fabrication. A variety of substrates (flexible or rigid, metal or insulator) can be used<br />
for deposition of different layers (contact, buffer, absorber, reflector, etc.) using different<br />
techniques (PVD, CVD, ECD, plasma-based, hybrid, etc.). Such versatility<br />
allows tailoring and engineering of the layers in order to improve device performance.<br />
For large-area devices required for realistic applications, thin-film device<br />
fabrication becomes complex and requires proper control over the entire process<br />
sequence. Proper understanding of thin-film deposition processes can help in achieving<br />
high-efficiency devices over large areas, as has been demonstrated commercially<br />
for different cells. Research and development in new, exotic and simple materials and<br />
devices, and innovative, but simple manufacturing processes need to be pursued in a<br />
focussed manner. Which cell(s) and which technologies will ultimately succeed commercially<br />
continue to be anybody's guess, but it would surely be determined by the<br />
simplicity of manufacturability and the cost per reliable watt. Cheap and moderately<br />
efficient TFSC are expected to receive a due commercial place under the sun.<br />
</span><br />
<span style="color: grey; font-size: small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP426B43;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP426B43;"> </span></span></span><br />
<span style="color: grey; font-size: small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP426B43;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP426B43;"><div align="left"><strong><span style="color: #4f81bd;">INTRODUCTION</span></strong></div><div align="left"><br />
</div></span></span><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C;"> </span></span></span><br />
<div align="left"><span style="color: grey;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;">The modern era of photovoltaic device technology reached its Golden Jubilee year in 2003.</span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;">1 </span></span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey;">Since the</span></span></span></span></div><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"></span></span></span><br />
<div align="left"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey;">discovery of a </span></span></span></span><span style="color: grey;"><span style="font-family: AdvP4B2E3F;"><span style="font-family: AdvP4B2E3F;"><span style="font-family: AdvP4B2E3F;">p</span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;">–</span></span></span><span style="font-family: AdvP4B2E3F;"><span style="font-family: AdvP4B2E3F;"><span style="font-family: AdvP4B2E3F;">n </span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;">junction Si photovoltaic (PV) device</span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;">2 </span></span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey;">reported in 1954, the science and technology</span></span></span></span></div><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"></span></span></span><br />
<span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><div align="left"><span style="color: grey;">of PV devices (solar cells) and systems have undergone revolutionary developments. Today, the best</span></div></span></span></span><br />
<div align="left"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey;">single crystal Si solar cells have reached an efficiency of 24</span></span></span></span><span style="font-family: AdvP4C4E74;"><span style="font-family: AdvP4C4E74;"><span style="color: grey; font-family: AdvP4C4E74;"> </span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey;">7%, compared with the theoretical maximum value</span></span></span></span></div><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"></span></span></span><br />
<div align="left"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey;">of 30%. Large-scale production of solar cells during the year 2002 worldwide</span></span></span></span><span style="color: grey;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;">3 </span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;">stood above 500MW</span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;">p</span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;">, consisting</span></span></span></span></div><span style="color: grey;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"></span></span></span></span><span style="font-family: AdvP4C4E74;"><span style="font-family: AdvP4C4E74;"><span style="font-family: AdvP4C4E74;"> </span></span></span><br />
<div align="left"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: x-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: x-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: x-small;"><span style="color: grey; font-size: small;">40% of single crystal Si and 51% multicrystalline Si cells and about 8% based on thin-film amorphous</span></span></span></span></div><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: x-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: x-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: x-small;"></span></span></span><br />
<span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: x-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: x-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: x-small;"><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">Si solar cells. Cumulatively, about 2GWof solar cells are being used worldwide in a variety of applications,</span></div><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">ranging from severalMWof stand-alone / grid connected power stations to severalMWof low-power electronic</span></div><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">devices. A large number of countries, developing and developed, are seriously involved in creating and nurturing</span></div><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">the PV industries. Human life-style being a matter of power is a well-documented fact and the poor and</span></div><span style="color: grey; font-size: small;">developing countries (ironically blessed with copious sun power) with limited conventional power sources,</span><br />
<span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"> </span></span></span><br />
<div align="left"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey; font-size: small;">particularly in remote areas, are increasingly turning to PV power for enhancing their development index.</span></span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey; font-family: AdvP41153C; font-size: small;">4 </span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey; font-size: small;">That</span></span></span></span></div><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"></span></span></span><br />
<span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">the sunrise PV industry worldwide is already a billon dollar industry leaves no doubt that it has matured fast to</span></div><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">be reckoned with economically in the world arena. However, its growth is limited largely by the ultimate cost of</span></div><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">the PV power. Despite tremendous progress in all aspects of production of Si-based solar cells and the rapid</span></div></span></span></span><br />
<div align="left"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey; font-size: small;">decrease of production cost</span></span></span></span><span style="font-size: small;"><span style="color: grey;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;">5 </span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;">from $4</span></span></span><span style="font-family: AdvP4C4E74;"><span style="font-family: AdvP4C4E74;"><span style="font-family: AdvP4C4E74;"> </span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;">2/W</span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;">p </span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;">in 1992 to $1</span></span></span><span style="font-family: AdvP4C4E74;"><span style="font-family: AdvP4C4E74;"><span style="font-family: AdvP4C4E74;"> </span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;">7/W</span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;">p </span></span></span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey; font-size: small;">in 2002, large-scale household applications</span></span></span></span></div><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"></span></span></span><br />
<span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">are not commercially viable as yet.With respect to single crystal Si technology, the single most important factor</span></div></span></span></span><br />
<div align="left"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey; font-size: small;">in determining the cost of production is the cost of the 250–300 </span></span></span></span><span style="font-family: AdvPi1;"><span style="font-family: AdvPi1;"><span style="color: grey; font-family: AdvPi1; font-size: small;">m</span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey; font-size: small;">m-thick Si wafer used for the fabrication of</span></span></span></span></div><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"></span></span></span><br />
<span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">solar cells. Unless a much thinner wafer, and thus less amount of Si, is used and the production process is made</span></div><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">cheaper and simpler, any further decrease in Si cells cost will be only by small increments.</span></div><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">The problem of high cost of Si was recognized right from the beginning. And it has also been recognized that</span></div><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">cheaper solar cells can be produced only if cheaper and more spuringly used materials and lower cost technologies</span></div></span></span></span><br />
<div align="left"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey; font-size: small;">are utilized. The first thin/thick-film Cu</span></span></span></span><span style="font-size: small;"><span style="color: grey;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;">2</span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;">S/CdS cell</span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;">6 </span></span></span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey; font-size: small;">was based on rather simple and cheap technology</span></span></span></span></div><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"></span></span></span><br />
<div align="left"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey; font-size: small;">known as the 'Clevite process',</span></span></span></span><span style="font-size: small;"><span style="color: grey;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;">7 </span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;">in which several </span></span></span><span style="font-family: AdvPi1;"><span style="font-family: AdvPi1;"><span style="font-family: AdvPi1;">m</span></span></span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey; font-size: small;">m-thick CdS film was deposited on to a metal or metallized</span></span></span></span></div><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"></span></span></span><br />
<span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">plastic substrate, then an acid etch of the CdS film followed by immersion in hot cuprous chlorides solution for</span></div></span></span></span><br />
<div align="left"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey; font-size: small;">few seconds to topotaxially convert the CdS surface to Cu</span></span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey; font-family: AdvP41153C; font-size: small;">2</span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey; font-size: small;">S. Small-area cell efficiencies as high as 10% were</span></span></span></span></div><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"></span></span></span><br />
<div align="left"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey; font-size: small;">reported</span></span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey; font-family: AdvP41153C; font-size: small;">8 </span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey; font-size: small;">and produced commercially by several companies in USA and France. However, the rapidly rising</span></span></span></span></div><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"></span></span></span><br />
<span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">stabilized efficiency of cells based on the better-understood Si technology, compared with lower and questionable</span></div></span></span></span><br />
<div align="left"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey; font-size: small;">stability of Cu</span></span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey; font-family: AdvP41153C; font-size: small;">2</span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey; font-size: small;">S/CdS cell, led to premature death of the latter. Nevertheless, extensive basic research on</span></span></span></span></div><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"></span></span></span><br />
<div align="left"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey; font-size: small;">the Cu</span></span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey; font-family: AdvP41153C; font-size: small;">2</span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey; font-size: small;">S/CdS PV devices has proved very useful for later developments in thin-film solar cells (TFSC).</span></span></span></span></div><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"></span></span></span><br />
<span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">The chance discovery of the possibility of doping amorphous hydrogenated Si (a-Si:H) films created a lot of</span></div></span></span></span><br />
<div align="left"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey; font-size: small;">excitement in the PV industry.</span></span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey; font-family: AdvP41153C; font-size: small;">9 </span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey; font-size: small;">As a result of an enormous amount of basic and applied research by a very large</span></span></span></span></div><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"></span></span></span><br />
<span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">number of scientists and engineers worldwide, a major PV industry on megawatt scale, based on a-Si:H thin</span></div><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">films, grew rapidly in several countries. However, after several years of significant development and production</span></div><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">activities, a-Si:H has failed to challenge the supremacy of crystalline silicon, largely because of little cost</span></div><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">advantage, lower efficiency and relatively poor stability compared with crystalline Si cells.</span></div><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">The number of possible and viable thin/thick-film materials for solar cells is quite large. Some of the most</span></div></span></span></span><br />
<div align="left"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey; font-size: small;">attractive candidates, based on a-Si:H, CdTe and CuInSe</span></span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey; font-family: AdvP41153C; font-size: small;">2 </span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey; font-size: small;">materials have been the subject of intense R&D and</span></span></span></span></div><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"></span></span></span><br />
<span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">exploration of manufacturing technologies for the last three decades. Despite all these efforts, which cell material</span></div><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">and which production technology will ultimately succeed in the commercially competitive field is still anybody's</span></div></span></span></span><br />
<div align="left"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey; font-size: small;">guess. Several reviews on the physics, materials aspects,</span></span></span></span><span style="font-size: small;"><span style="color: grey;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;">10 </span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;">device characterization,</span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;">11 </span></span></span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey; font-size: small;">performance and</span></span></span></span></div><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"></span></span></span><br />
<div align="left"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey; font-size: small;">manufacturing technologies</span></span></span></span><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="font-family: AdvP41153C;"><span style="color: grey; font-family: AdvP41153C; font-size: small;">12 </span></span></span><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: x-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: x-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: x-small;"><span style="color: grey; font-size: small;">of TFSC have been published in the recent past. Instead of focusing on these</span></span></span></span></div><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: x-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: x-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: x-small;"></span></span></span><br />
<span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: x-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: x-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: x-small;"><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">issues, this review seeks to highlight the weaknesses in different thin-film solar cell devices and production</span></div><span style="color: grey; font-size: small;">technologies so that a comparative analysis can be made.</span><br />
<span style="color: grey; font-size: small;"></span><br />
<span style="color: #4f81bd; font-size: small;"><strong>STATUS OF DIFFERENT PHOTOVOLTAIC TECHNOLOGIES</strong></span><br />
<br />
<span style="color: grey; font-size: small;">To provide a commercial view of the current photovoltaic technologies, it is useful to compare the manufacturing<br />
cost and the energy payback time. Figure 1 shows the average module manufacturing cost, average cost per<br />
watt weighed by the production capacity, of thin-film modules in comparison with non-thin-film modules based<br />
on data5 available in 2001. There has been a steady and rapid decline in the cost and one expects the cost comparison<br />
of thin-film cells to become increasingly favorable. The average cost of thin-film module manufacturing<br />
is reduced by 64% compared to 51% for non-thin-film modules. Clearly, thin-film solar cell technologies have<br />
the potential for producing cheaper devices on a large scale.<br />
Another major consideration in comparing different PV technologies is the energy payback period, which<br />
refers to the number of years in which the electrical energy generated by the devices will be equal to the energy<br />
required for production of these devices. Figure 2 shows a comparison for different types of solar cells and other<br />
system components required for different applications.13 The figure gives two estimates for multicrystalline<br />
modules to avoid the uncertainty related to the variation in the energy consumption estimates. The low estimate<br />
is based on the lower end value for silicon purification and does not consider the primary crystallization step,<br />
while the high estimates assume the high-energy end value for silicon that includes energy intensive primary</span><br />
<span style="color: grey; font-size: small;"></span><br />
<img height="304" src="https://mail.google.com/mail/?attid=0.1&disp=emb&view=att&th=12783860ddb5bcc0" width="321" /><br />
<span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: xx-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: xx-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: xx-small;"> </span></span></span><br />
<span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: xx-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: xx-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: xx-small;"><div align="left"><span style="color: grey; font-size: x-small;">Figure 1. Manufacturing cost and production capacity projections for thin-film and non-thin-film modules based on the data</span></div><span style="color: grey; font-size: x-small;">available in year 2001 (data from Reference 5)</span><br />
<span style="color: grey; font-size: x-small;"></span><br />
<img height="237" src="https://mail.google.com/mail/?attid=0.1&disp=emb&view=att&th=12783880dea2d099" width="324" /><br />
<span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: xx-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: xx-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: xx-small;"> </span></span></span><br />
<span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: xx-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: xx-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: xx-small;"><div align="left"><span style="color: grey; font-size: x-small;">Figure 2. Energy payback time for different PV technologies: A multicrystalline Si 1997 low; B multicrystalline Si 1997</span></div><div align="left"><span style="color: grey; font-size: x-small;">high; C thin-film 1997; D multicrystalline Si 2007; E thin-film 2007, for different applications. Other system components are</span></div><span style="color: grey; font-size: x-small;">also shown for comparison (data from Reference 13)</span><br />
<span style="color: grey; font-size: x-small;"></span><br />
<span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: x-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: x-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: x-small;"> </span></span></span><br />
<span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: x-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: x-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: x-small;"><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">crystallization process. For grid-connected rooftop and array fields, the TFSC technology fare much better. On</span></div><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">the other hand, the multicrystalline estimates based on lower end value fare well for solar home systems because</span></div></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span><span style="color: grey; font-size: small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: x-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: x-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: x-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: x-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: x-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: x-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: xx-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: xx-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: xx-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: xx-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: xx-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: xx-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: x-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: x-small;"><span style="color: #231f20; font-family: AdvP41153C; font-size: x-small;"><span style="color: grey; font-size: small;">of the higher balance of system (BOS) cost.</span><br />
<br />
</span></span></span></span></span></span></span></span></span> <span style="color: grey; font-size: small;"></span><br />
</span></span></span></span></span></span></span> <br />
<hr />¿Sabes que la Videollamada de Messenger es GRATIS <a href="http://events.es.msn.com/windows-live/redes-sociales/default.aspx" target="_new">¡Descúbrela!</a>Tecnología en Telecomunicaciones - conocimientos.com.vehttp://www.blogger.com/profile/13517798918797491823noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-1627095826387552932.post-81878501739967829182010-03-21T21:11:00.002-04:302010-03-24T11:00:50.113-04:30Optoelectrónica orgánica<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0"><tbody>
<tr><td height="211" valign="top" width="61%"><div class="titulo"><strong>Alumbrando el futuro</strong><br />
<br />
<span class="cuerpo">El desarrollo de la Electrónica Orgánica ha hecho que los dispositivos basados en materiales orgánicos ganen espacio en la vida cotidiana. Dentro de ella los dispositivos optoelectrónicos, como los emisores de luz y las celdas solares orgánicas, ocupan una posición de avanzada y muestran una perspectiva preponderante.</span> <span class="cuerpo">Los dispositivos orgánicos emisores de luz (OLEDs) son los que mayor desarrollo han tenido y muy pronto inundarán nuestra cotidianidad. <br />
</span></div></td> <td width="1%"></td> <td valign="top" width="38%"><br />
</td> </tr>
</tbody></table><div class="cuerpo"><br />
<strong>Introducción a los orgánicos </strong><br />
<br />
Por el descubrimiento, estudio y desarrollo de los polímeros eléctricamente conductores, en el 2000 recibieron el Premio Nobel de Química los profesores Alan J. Heeger, de la Universidad de California en Santa Bárbara, Estados Unidos; Alan G. MacDiarmid, de la Universidad de Pensilvania, Estados Unidos, y Hideki Shirakawa, de la Universidad de Tsukuba, Japón. Estos trabajos sobre materiales poliméricos conductores, que habían comenzado desde la década de los setenta, incentivaron una explosión en el estudio <br />
y búsqueda de nuevos materiales orgánicos, que dieron paso al surgimiento de una nueva rama de la Electrónica denominada Electrónica Orgánica. <br />
<br />
Los materiales orgánicos se caracterizan por estar constituidos por un esqueleto de átomos de carbono (C), enlazados con simples, dobles y triples enlaces. Cuando el esqueleto de C está formado por muchas unidades moleculares o monómeros de simples y dobles enlaces alternados, el compuesto se denomina polímero conjugado (Fig. 1), <br />
y entre ellos se encuentran los semiconductores orgánicos, en que los orbitales electrónicos de cada átomo tienden a solaparse y dan lugar a la formación de bandas de energía. Sin embargo, en contraste con los semiconductores inorgánicos, como el silicio (Si), el arseniuro de galio (GaAs), el telururo de cadmio (CdTe) y otros, los semiconductores orgánicos se estructuran por enlaces intermoleculares demasiado débiles para formar redes cristalinas tridimensionales, lo que ocasiona que en los semiconductores orgánicos las bandas de energía que se forman son estrechas.</div><div class="cuerpo"><br />
</div><div align="center"><img height="259" src="http://www.cubasolar.cu/biblioteca/Energia/Energia47/IMAGES/Fig1_Polimero.jpg" width="300" /><br />
<span class="style5"><b>Fig. 1. Esquema de un polímero conjugado y sus orbitales π.</b><br />
<br />
</span></div><div class="cuerpo">Las principales bandas u orbitales moleculares se denominan HOMO (por su siglas en inglés: mayor orbital molecular ocupado por electrones), el de menor energía que es donde se encuentran los electrones π no excitados, y LUMO (por sus siglas en inglés: menor orbital molecular desocupado), el de mayor energía que es a donde saltarían los electrones al excitarse y que se denominan π*. Estos electrones π, que están débilmente enlazados, forman una nube de electrones delocalizados cuasi-libres y son los responsables de las interesantes transiciones ópticas y electrónicas en los semiconductores orgánicos. Los polímeros conductores en general son más ligeros, más flexibles, menos costosos y relativamente más fáciles de obtener y trabajar que los materiales inorgánicos, además de que sus posibles variantes de compuestos son innumerables y esto los hace altamente deseables en muchas aplicaciones y se incrementan las posibilidades de nuevas aplicaciones. <br />
<br />
La Electrónica Orgánica no sólo incluye a los semiconductores orgánicos, sino también a «pequeñas moléculas» (compuestos con peso molecular definido), materiales dieléctricos (no conductores o aislantes) y conductores. Materiales, estructuras y dispositivos con base orgánica ya se utilizan en múltiples aplicaciones (sensores, baterías, transistores, electrónica integrada, etc.). Dentro de este amplio campo se destaca la Optoelectrónica Orgánica, que comprende el estudio de estructuras orgánicas emisoras y detectoras de luz, y se basan en la transformación de electricidad en luz y viceversa. En el primer caso se encuentran los Diodos Orgánicos Emisores de Luz (OLED, por sus siglas en inglés: Organic Light Emitting Diode), y en el segundo las Celdas Solares Orgánicas (OSC, por sus siglas en inglés: Organic Solar Cell). Los OLEDs han tenido amplio desarrollo y éxito y hoy se utilizan ya en la vida cotidiana (Fig. 2), mientras que las OSCs, aunque han mostrado grandes avances, aún se encuentran en estudio y desarrollo debido a sus relativamente bajas eficiencias. </div><div align="center" class="style5"><img height="171" src="http://www.cubasolar.cu/biblioteca/Energia/Energia47/IMAGES/Fig4a_samsung_40-inch_oled1.jpg" width="200" /><img height="172" src="http://www.cubasolar.cu/biblioteca/Energia/Energia47/IMAGES/Fig4b_laptop_OLED.jpg" width="205" /><br />
<b>Fig. 2. Aplicaciones OLEDs de hoy: Pantallas de televisión y de lap top.</b><br />
<br />
</div><div class="cuerpo">Los Diodos Emisores de Luz (LEDs) tradicionales están basados en semi-conductores inorgánicos y son habitua-les en los equipos electrónicos como señalizadores e indicadores alfanumé-ricos. Estos pueden verse como los «bombillitos» indicadores en equipos de música, reproductores de DVD, semáforos digitalizados, radiorrecep-tores, etcétera. <br />
</div><div class="cuerpo"><strong><br />
</strong></div><div class="cuerpo"><strong>¿Cómo funcionan los OLEDs? </strong><br />
<br />
En los OLEDs, que están basados en semiconductores orgánicos, las cargas positivas o huecos que se inyectan a través del ánodo en la capa conductora se recombinan con los electrones que se inyectan a través del cátodo en la capa emisora en que ocurre la emisión de luz (Fig. 3, en la página siguiente). En esta recombinación los electrones que tienen mayor energía pierden su energía al ocupar las posiciones de los huecos con menor energía y esa energía perdida es la que se transforma en fotones, o sea, luz. En ocasiones se utilizan nanoestructuras semiconductoras inorgánicas embebidas dentro del material orgánico, con el objetivo de lograr características luminiscentes específicas. <br />
</div><div class="cuerpo"><br />
</div><div align="center"><img height="167" src="http://www.cubasolar.cu/biblioteca/Energia/Energia47/IMAGES/Fig2_OLED.gif" width="400" /><br />
<b><span class="style5">Fig. 3. Esquema de un diodo orgánico emisor de luz (OLED). </span></b></div><div class="cuerpo"><br />
</div><div class="cuerpo">Con el uso de una capa conductora transparente a la luz emitida, un ánodo transparente que habitualmente es un TCO (por sus siglas en inglés: óxido conductor transparente) y un sustrato de vidrio, también transparente a la luz visible y que actúa como soporte y protección, la luz emergerá por la superficie. Como sustrato también pueden utilizarse materiales orgánicos transparentes en forma de películas que son también mecánicamente resistentes. Si, además, en la capa emisora se hace un arreglo de varios materiales orgánicos adecuados que emiten en diferentes longitudes de onda se logra que un mismo dispositivo pueda emitir diferentes colores, puede obtenerse una combinación de ellos e incluso llegar a «emitir» color blanco (Fig. 4). <br />
</div><div class="cuerpo"><br />
</div><div align="center"><img height="273" src="http://www.cubasolar.cu/biblioteca/Energia/Energia47/IMAGES/DrAugustoFigura03.gif" width="400" /><br />
<span class="Estilo2"><b>Fig. 4. OLED multicolor emisor por la superficie.</b><br />
<br />
</span></div><div class="cuerpo">La sustitución de las cadenas laterales del esqueleto polimérico de carbono puede determinar el color de la luz emitida, entre otras propiedades. En la fabricación de los OLEDs se utilizan varias técnicas, pero la más usada, eficiente y barata es la llamada Inkjet Printing (semejante a las impresoras domésticas de chorro de tinta), que permite crear grandes pantallas de OLEDs con un sustrato común a todos. <br />
<br />
Las ventajas de los OLEDs respecto a los LEDs tradicionales de semiconductores inorgánicos, provienen de que aquellos son más delgados y flexibles, poseen más rango de colores, brillo y contraste, tienen mayores posibilidades de escalabilidad y consumen menos energía. No obstante, aún presentan desventajas debido a que sus tiempos de vida son menores, los procesos de fabricación aún son caros y son susceptibles de deteriorarse con el agua. </div><div class="cuerpo"><br />
</div><div class="cuerpo"><strong>Los OLEDs hoy y mañana </strong><br />
<br />
Actualmente ya se comercializan los dispositivos OLEDs. Como pantallas ya tienen un presente, se vislumbran con un futuro relevante, se espera que pronto inunden abrumadoramente la vida cotidiana y sean los dispositivos que registrarán mayor crecimiento en el mundo de la electrónica. Su uso en los equipos móviles hace innecesaria la iluminación de fondo de la pantalla (conocida como backlight), que consume bastante energía y así la carga de las baterías durará más en laptops, teléfonos celulares, cámaras digitales, PDAs y otros. En un futuro nada lejano, cuando sus costos disminuyan, se espera que puedan ser usados en la iluminación residencial y pública. <br />
Por ello es que grandes marcas desarrollan, comercializan y se posicionan en el mercado de los OLEDs. </div><div align="center"><img height="159" src="http://www.cubasolar.cu/biblioteca/Energia/Energia47/IMAGES/Fig4c_Minipantalla%20OLED.gif" width="190" /><img height="159" src="http://www.cubasolar.cu/biblioteca/Energia/Energia47/IMAGES/Fig4d_Peri%C3%B3dico%20electr%C3%B3nico.gif" width="200" /><br />
<b><span class="style5">Fig. 5. El futuro próximo: multipantallas y periódicos OLED. </span></b></div><div class="cuerpo"><br />
</div><div class="cuerpo">El desarrollo de los OLEDs logrará que esos avances presentados en muchas películas futuristas de ciencia ficción pronto sean reales y cotidianos (Fig. 5) y que, por ejemplo, la televisión sea una pantalla tan delgada como un papel, que el techo sea todo lumínico aunque no hayan lámparas y que el periódico sea un dispositivo flexible y hasta enrollable que se actualice a voluntad por la red.</div><div class="cuerpo"><br />
</div><div class="cuerpo">Nombre: Luiggi D. Escalante Sarmiento<br />
CI. 18.878.611<br />
Materia: EES</div><div class="cuerpo">Fuente: <strong>Optoelectrónica orgánica: alumbrando el futuro</strong></div><div class="cuerpo"><strong>http://www.cubasolar.cu/biblioteca/Energia/Energia47/HTML/Articulo11.htm<br />
</strong></div><br />
<hr /><a href="http://www.blogger.com/post-edit.g?blogID=1627095826387552932&postID=8187850173996782918" target="_new"></a>Tecnología en Telecomunicaciones - conocimientos.com.vehttp://www.blogger.com/profile/13517798918797491823noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-1627095826387552932.post-26135799837342526792010-03-21T21:05:00.002-04:302010-03-24T11:00:32.803-04:30Diodos LED<h3 class="post-title entry-title">Diodos LED </h3><div class="post-header"></div>El LED (Light-Emitting Diode: Diodo Emisor de Luz), es un dispositivo semiconductor que emite luz incoherente de espectro reducido cuando se polariza de forma directa la unión PN en la cual circula por él una corriente eléctrica . Este fenómeno es una forma de electroluminiscencia, el LED es un tipo especial de diodo que trabaja como un diodo común, pero que al ser atravesado por la corriente eléctrica, emite luz . Este dispositivo semiconductor está comúnmente encapsulado en una cubierta de plástico de mayor resistencia que las de vidrio que usualmente se emplean en las lámparas incandescentes. Aunque el plástico puede estar coloreado, es sólo por razones estéticas, ya que ello no influye en el color de la luz emitida. Usualmente un LED es una fuente de luz compuesta con diferentes partes, razón por la cual el patrón de intensidad de la luz emitida puede ser bastante complejo.<br />
<br />
Para obtener una buena intensidad luminosa debe escogerse bien la corriente que atraviesa el LED y evitar que este se pueda dañar; para ello, hay que tener en cuenta que el voltaje de operación va desde 1,8 hasta 3,8 voltios aproximadamente (lo que está relacionado con el material de fabricación y el color de la luz que emite) y la gama de intensidades que debe circular por él varía según su aplicación. Los Valores típicos de corriente directa de polarización de un LED están comprendidos entre los 10 y 20 miliamperios (mA) en los diodos de color rojo y de entre los 20 y 40 miliamperios (mA) para los otros LED. Los diodos LED tienen enormes ventajas sobre las lámparas indicadoras comunes, como su bajo consumo de energía, su mantenimiento casi nulo y con una vida aproximada de 100,000 horas. Para la protección del LED en caso haya picos inesperados que puedan dañarlo. Se coloca en paralelo y en sentido opuesto un diodo de silicio común<br />
<br />
En general, los LED suelen tener mejor eficiencia cuanto menor es la corriente que circula por ellos, con lo cual, en su operación de forma optimizada, se suele buscar un compromiso entre la intensidad luminosa que producen (mayor cuanto más grande es la intensidad que circula por ellos) y la eficiencia (mayor cuanto menor es la intensidad que circula por ellos).<br />
<br />
<a href="http://3.bp.blogspot.com/_ynx_cTtCBAQ/S6bFvY29ldI/AAAAAAAAAEk/9YgfV-D9ozc/s1600-h/led1.gif" onblur="try {parent.deselectBloggerImageGracefully();} catch(e) {}"><img alt="" border="0" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5451261816896067026" src="http://3.bp.blogspot.com/_ynx_cTtCBAQ/S6bFvY29ldI/AAAAAAAAAEk/9YgfV-D9ozc/s320/led1.gif" style="cursor: pointer; display: block; height: 82px; margin: 0px auto 10px; text-align: center; width: 201px;" /></a><br />
Símbolo del LED<br />
<br />
<span style="font-weight: bold;">ESTRUCTURA DEL LED</span><br />
<br />
<a href="http://2.bp.blogspot.com/_ynx_cTtCBAQ/S6bFv7Fqq_I/AAAAAAAAAEs/KGNd6_mQqgI/s1600-h/Image2.gif" onblur="try {parent.deselectBloggerImageGracefully();} catch(e) {}"><img alt="" border="0" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5451261826084547570" src="http://2.bp.blogspot.com/_ynx_cTtCBAQ/S6bFv7Fqq_I/AAAAAAAAAEs/KGNd6_mQqgI/s320/Image2.gif" style="cursor: pointer; display: block; height: 232px; margin: 0px auto 10px; text-align: center; width: 277px;" /></a><br />
* COMPOSICION DE LOS LED<br />
<br />
Existen diodos LED de varios colores que dependen del material con el cual fueron construidos. Hay de color rojo, verde, amarillo, ámbar, infrarrojo, entre otros.<br />
<br />
<a href="http://2.bp.blogspot.com/_ynx_cTtCBAQ/S6bFwHDtyrI/AAAAAAAAAE0/RNE8qnKGaJk/s1600-h/Image3.gif" onblur="try {parent.deselectBloggerImageGracefully();} catch(e) {}"><img alt="" border="0" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5451261829297588914" src="http://2.bp.blogspot.com/_ynx_cTtCBAQ/S6bFwHDtyrI/AAAAAAAAAE0/RNE8qnKGaJk/s320/Image3.gif" style="cursor: pointer; display: block; height: 205px; margin: 0px auto 10px; text-align: center; width: 181px;" /></a><br />
<br />
LED rojo: Formado por GaP consiste en una unión p-n obtenida por el método de crecimiento epitaxial del cristal en su fase líquida, en un substrato.<br />
<br />
La fuente luminosa está formada por una capa de cristal p junto con un complejo de ZnO, cuya máxima concentración está limitada, por lo que su luminosidad se satura a altas densidades de corriente. Este tipo de LED funciona con baja densidades de corriente ofreciendo una buena luminosidad, utilizándose como dispositivo de visualización en equipos portátiles. El constituido por GaAsP consiste en una capa p obtenida por difusión de Zn durante el crecimiento de un cristal n de GaAsP, formado en un substrato de GaAs, por el método de crecimiento epitaxial en fase gaseosa.<br />
<br />
Actualmente se emplea los LED de GaAlAs debido a su mayor luminosidad.<br />
<br />
El máximo de radiación se halla en la longitud de onda 660 nm.<br />
<br />
LED anaranjado y amarillo: Están compuestos por GaAsP al igual que sus hermanos los rojos pero en este caso para conseguir luz anaranjada y amarilla así como luz de longitud de onda más pequeña, lo que hacemos es ampliar el ancho de la "banda prohibida" mediante el aumento de fósforo en el semiconductor. Su fabricación es la misma que se utiliza para los diodos rojos, por crecimiento epitaxial del cristal en fase gaseosa, la formación de la unión p-n se realiza por difusión de Zn.<br />
<br />
Como novedad importante en estos LED se mezcla el área emisora con una trampa isoelectrónica de nitrógeno con el fin de mejorar el rendimiento.<br />
<br />
LED verde: El LED verde está compuesto por GaP. Se utiliza el método de crecimiento epitaxial del cristal en fase líquida para formar la unión p-n.<br />
<br />
Al igual que los LED amarillos, también se utiliza una trampa isoelectrónica de nitrógeno para mejorar el rendimiento. Debido a que este tipo de LED posee una baja probabilidad de transición fotónica, es importante mejorar la cristalinidad de la capa n. La disminución de impurezas a larga la vida de los portadores, mejorando la cristalinidad.Su máxima emisión se consigue en la longitud de onda 555 nm<br />
<br />
<a href="http://4.bp.blogspot.com/_ynx_cTtCBAQ/S6bHEvhpy4I/AAAAAAAAAE8/vWPKOSXzDHI/s1600-h/Image4.gif" onblur="try {parent.deselectBloggerImageGracefully();} catch(e) {}"><img alt="" border="0" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5451263283269585794" src="http://4.bp.blogspot.com/_ynx_cTtCBAQ/S6bHEvhpy4I/AAAAAAAAAE8/vWPKOSXzDHI/s320/Image4.gif" style="cursor: pointer; display: block; height: 218px; margin: 0px auto 10px; text-align: center; width: 320px;" /></a> <br />
Compuestos empleados en la construcción de LED<br />
<br />
<span style="font-weight: bold;">FUNCIONAMIENTO FISICO DEL LED</span><br />
<br />
El funcionamiento físico consiste en que, en los materiales semiconductores, un electrón al pasar de la banda de conducción a la de valencia, pierde energía; esta energía perdida se puede manifestar en forma de un fotón desprendido, con una amplitud, una dirección y una fase aleatoria. El que esa energía se manifieste en (calor por ejemplo) va a depender principalmente del tipo de material semiconductor. Cuando Al polarizar directamente un diodo LED conseguimos que por la unión PN sean inyectados huecos en el material tipo N y electrones en el material tipo P; O sea los huecos de la zona p se mueven hacia la zona n y los electrones de la zona n hacia la zona p, produciéndose por consiguiente, una inyección de portadores minoritarios.<br />
<br />
Ambos desplazamientos de cargas constituyen la corriente que circula por el diodo. Si los electrones y huecos están en la misma región, pueden recombinarse, es decir, los electrones pueden pasar a "ocupar" los huecos, "cayendo" desde un nivel energético superior a otro inferior más estable<br />
<br />
<a href="http://2.bp.blogspot.com/_ynx_cTtCBAQ/S6bHEweK_9I/AAAAAAAAAFE/gnEXcGHsjS4/s1600-h/Image5.gif" onblur="try {parent.deselectBloggerImageGracefully();} catch(e) {}"><img alt="" border="0" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5451263283523420114" src="http://2.bp.blogspot.com/_ynx_cTtCBAQ/S6bHEweK_9I/AAAAAAAAAFE/gnEXcGHsjS4/s320/Image5.gif" style="cursor: pointer; display: block; height: 254px; margin: 0px auto 10px; text-align: center; width: 320px;" /></a><br />
<br />
<span style="font-weight: bold;">Diodo emisor de luz con la unión polarizada en sentido directo</span><br />
<br />
Cuando estos portadores se recombinan, se produce la liberación de una cantidad de energía proporcional al salto de banda de energía del material semiconductor. Una parte de esta energía se libera en forma de luz, mientras que la parte restante lo hace en forma de calor, estando determinadas las proporciones por la mezcla de los procesos de recombinación que se producen.<br />
<br />
La energía contenida en un fotón de luz es proporcional a su frecuencia, es decir, su color. Cuanto mayor sea el salto de banda de energía del material semiconductor que forma el LED, más elevada será la frecuencia de la luz emitida.<br />
<br />
<a href="http://2.bp.blogspot.com/_ynx_cTtCBAQ/S6bHFcK4LNI/AAAAAAAAAFM/3y98B9o6go8/s1600-h/Image6.gif" onblur="try {parent.deselectBloggerImageGracefully();} catch(e) {}"><img alt="" border="0" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5451263295253654738" src="http://2.bp.blogspot.com/_ynx_cTtCBAQ/S6bHFcK4LNI/AAAAAAAAAFM/3y98B9o6go8/s320/Image6.gif" style="cursor: pointer; display: block; height: 217px; margin: 0px auto 10px; text-align: center; width: 308px;" /></a><br />
Diodo emisor de luz con la unión polarizada en sentido directa<br />
<br />
<a href="http://3.bp.blogspot.com/_ynx_cTtCBAQ/S6bHFn6UlJI/AAAAAAAAAFU/Izuk847tXEU/s1600-h/Image7.gif" onblur="try {parent.deselectBloggerImageGracefully();} catch(e) {}"><img alt="" border="0" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5451263298405438610" src="http://3.bp.blogspot.com/_ynx_cTtCBAQ/S6bHFn6UlJI/AAAAAAAAAFU/Izuk847tXEU/s320/Image7.gif" style="cursor: pointer; display: block; height: 193px; margin: 0px auto 10px; text-align: center; width: 193px;" /></a><br />
<br />
<a href="http://3.bp.blogspot.com/_ynx_cTtCBAQ/S6bHF4Yf-5I/AAAAAAAAAFc/I0HJiZjtv4g/s1600-h/Image8.gif" onblur="try {parent.deselectBloggerImageGracefully();} catch(e) {}"><img alt="" border="0" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5451263302826982290" src="http://3.bp.blogspot.com/_ynx_cTtCBAQ/S6bHF4Yf-5I/AAAAAAAAAFc/I0HJiZjtv4g/s320/Image8.gif" style="cursor: pointer; display: block; height: 193px; margin: 0px auto 10px; text-align: center; width: 205px;" /></a><br />
LED DE COLORES<br />
<br />
<span style="font-weight: bold;">APLICACIONES DE LOS LED</span><br />
<br />
Los diodos infrarrojos (IRED) se emplean desde mediados del siglo XX en mandos a distancia de televisores, habiéndose generalizado su uso en otros electrodomésticos como equipos de aire acondicionado, equipos de música, etc. y en general para aplicaciones de control remoto, así como en dispositivos detectores.Los LED se emplean con profusión en todo tipo de indicadores de estado (encendido/apagado) en dispositivos de señalización (de tránsito, de emergencia, etc.) y en paneles informativos. También se emplean en el alumbrado de pantallas de cristal líquido de teléfonos móviles, calculadoras, agendas electrónicas, etc., así como en bicicletas y usos similares. Existen además impresoras LED.<br />
<br />
También se usan los LED en el ámbito de la iluminación (incluyendo la señalización de tráfico) es moderado y es previsible que se incremente en el futuro, ya que sus prestaciones son superiores a las de la lámpara incandescente y la lámpara fluorescente, desde diversos puntos de vista. La iluminación con LED presenta indudables<br />
<br />
Se utiliza ampliamente en aplicaciones visuales, como indicadoras de cierta situación específica de funcionamiento y desplegar contadores<br />
<br />
- Para indicar la polaridad de una fuente de alimentación de corriente continua.<br />
<br />
- Para indicar la actividad de una fuente de alimentación de corriente alterna.<br />
<br />
- En dispositivos de alarma.<br />
<br />
<span style="font-weight: bold;">VENTAJAS DEL LED</span><br />
<br />
Fiabilidad, mayor eficiencia energética, mayor resistencia a las vibraciones, mejor visión ante diversas circunstancias de iluminación, menor disipación de energía, menor riesgo para el medio ambiente, capacidad para operar de forma intermitente de modo continuo, respuesta rápida, etc. Asímismo, con LED se pueden producir luces de diferentes colores con un rendimiento luminoso elevado, a diferencia de muchas de las lámparas utilizadas hasta ahora, que tienen filtros para lograr un efecto similar (lo que supone una reducción de su eficiencia energética). Todo ello pone de manifiesto las numerosas ventajas que los LED ofrecen.También se utilizan en la emisión de señales de luz que se trasmiten a través de fibra óptica.<br />
DESVENTAJAS DEL LED<br />
<br />
Las desventajas del diodo LED son que su potencia de iluminación es tan baja, que su luz es invisible bajo una fuente de luz brillante y que su ángulo de visibilidad está entre los 30° y 60°. Este último problema se corrige con cubiertas difusores de luz.<br />
<br />
<span style="font-weight: bold;">CONEXIÓN DE LOS LED</span><br />
<br />
Para conectar LED de modo que iluminen de forma continua, deben estar polarizados directamente, es decir, con el polo positivo de la fuente de alimentación conectada al ánodo y el polo negativo conectado al cátodo. Además, la fuente de alimentación debe suministrarle una tensión o diferencia de potencial superior a su tensión umbral. Por otro lado, se debe garantizar que la corriente que circula por ellos no excede los límites admisibles (Esto se puede hacer de forma sencilla con una resistencia R en serie con los LED). Unos circuitos sencillos que muestran cómo polarizar directamente LED son los siguientes:<br />
<a href="http://3.bp.blogspot.com/_ynx_cTtCBAQ/S6bIA1ZbDbI/AAAAAAAAAFk/RTHUq9eT5IQ/s1600-h/Image9.gif" onblur="try {parent.deselectBloggerImageGracefully();} catch(e) {}"><img alt="" border="0" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5451264315637829042" src="http://3.bp.blogspot.com/_ynx_cTtCBAQ/S6bIA1ZbDbI/AAAAAAAAAFk/RTHUq9eT5IQ/s320/Image9.gif" style="cursor: pointer; display: block; height: 131px; margin: 0px auto 10px; text-align: center; width: 320px;" /></a><br />
<br />
* PRINCIPIO FISICO<br />
<br />
El fenómeno de emisión de luz está basado en la teoría de bandas, por la cual, una tensión externa aplicada a una unión p-n polarizada directamente, excita los electrones, de manera que son capaces de atravesar la banda de energía que separa las dos regiones.<br />
<br />
Si la energía es suficiente los electrones escapan del material en forma de fotones.<br />
<br />
Cada material semiconductor tiene unas determinadas características que y por tanto una longitud de onda de la luz emitida.<br />
<br />
A diferencia de la lámpara de incandescencia cuyo funcionamiento es por una determinada tensión, los Led funcionan por la corriente que los atraviesa. Su conexión a una fuente de tensión constante debe estar protegida por una resistencia limitadora.<br />
<br />
<span style="font-weight: bold;">TEORIA DE BANDAS</span><br />
<br />
En un átomo aislado los electrones pueden ocupar determinados niveles energéticos pero cuando los átomos se unen para formar un cristal, las interacciones entre ellos modifican su energía, de tal manera que cada nivel inicial se desdobla en numerosos niveles, que constituyen una banda, existiendo entre ellas huecos, llamados bandas energéticas prohibidas, que sólo pueden salvar los electrones en caso de que se les comunique la energía suficiente. En los aislantes la banda inferior menos energética (banda de valencia) está completa con los e- más internos de los átomos, pero la superior (banda de conducción) está vacía y separada por una banda prohibida muy ancha (~ 10 eV), imposible de atravesar por un e-. En el caso de los conductores las bandas de conducción y de valencia se encuentran superpuestas, por lo que cualquier aporte de energía es suficiente para producir un desplazamiento de los electrones.<br />
<br />
Entre ambos casos se encuentran los semiconductores, cuya estructura de bandas es muy semejante a los aislantes, pero con la diferencia de que la anchura de la banda prohibida es bastante pequeña. Los semiconductores son, por lo tanto, aislantes en condiciones normales, pero una elevación de temperatura proporciona la suficiente energía a los electrones para que, saltando la banda prohibida, pasen a la de conducción, dejando en la banda de valencia el hueco correspondiente. En el caso de los diodos LED los electrones consiguen saltar fuera de la estructura en forma de radiación que percibimos como luz (fotones).<br />
<br />
* CARACTERISTICAS DEL LED<br />
<br />
<span style="font-weight: bold;">Dimensiones y color del diodo</span><br />
<br />
Actualmente los LED tienen diferentes tamaños, formas y colores. Tenemos LED redondos, cuadrados, rectangulares, triangulares y con diversas formas.<br />
<br />
Los colores básicos son rojo, verde y azul, aunque podemos encontrarlos naranjas, amarillos incluso hay un Led de luz blanca.<br />
<br />
Las dimensiones en los LED redondos son 3mm, 5mm, 10mm y uno gigante de 20mm. Los de formas poliédricas suelen tener unas dimensiones aproximadas de 5x5mm.<br />
<br />
Consumo<br />
<br />
El consumo depende mucho del tipo de LED que elijamos.<br />
<br />
Nombre: Luiggi D. Escalante Sarmiento<br />
CI. 18.878.611<br />
Materia: EES<br />
Fuente: http://www.monografias.com/trabajos60/diodo-led/diodo-led2.shtml<br />
<br />
<hr /><a href="http://www.blogger.com/post-edit.g?blogID=1627095826387552932&postID=2613579983734252679" target="_new"></a>Tecnología en Telecomunicaciones - conocimientos.com.vehttp://www.blogger.com/profile/13517798918797491823noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-1627095826387552932.post-45170178136706393432010-03-21T20:59:00.002-04:302010-03-24T10:59:59.779-04:30Atomic structureand electronic properties of single-walled carbon nanotubes<div align="center"><span style="color: #4f81bd; font-size: large;">Atomic structure<br />
and electronic properties<br />
of single-walled<br />
carbon nanotubes</span></div><span style="color: #4f81bd; font-size: large;"> </span><br />
<div align="left"><span style="color: #4f81bd; font-size: large;"><br />
</span><span style="color: grey; font-size: small;">Teri Wang Odom*, Jin-Lin Huang*, Philip Kim†<br />
& Charles M. Lieber*†<br />
* Department of Chemistry and Chemical Biology, and † Division of Engineering<br />
and Applied Sciences, HarvardUniversity, Cambridge,Massachusetts 02138, USA<br />
</span></div><div align="left"><br />
<span style="color: grey; font-size: small;">Carbon nanotubes1 are predicted to be metallic or semiconducting<br />
depending on their diameter and the helicity of the arrangement<br />
of graphitic rings in their walls2–5. Scanning tunnelling<br />
microscopy (STM) offers the potential to probe this prediction,<br />
as it can resolve simultaneously both atomic structure and the<br />
electronic density of states. Previous STM studies of multi-walled<br />
nanotubes6–9 and single-walled nanotubes (SWNTs)10 have provided<br />
indications of differing structures and diameter-dependent<br />
electronic properties, but have not revealed any explicit relationship<br />
between structure and electronic properties. Here we report<br />
STM measurements of the atomic structure and electronic properties<br />
of SWNTs. We are able to resolve the hexagonal-ring<br />
structure of the walls, and show that the electronic properties<br />
do indeed depend on diameter and helicity. We find that the<br />
SWNT samples exhibit many different structures, with no one<br />
species dominating.<br />
The diameter and helicity of a defect-free SWNT are uniquely<br />
characterized by the vector ch ¼ na1 þ ma2 [ ðn;mÞ that connects<br />
crystallographically equivalent sites on a two-dimensional graphene<br />
sheet, where a1 and a2 are the graphene lattice vectors and n and m<br />
are integers (Fig. 1). Electronic band structure calculations2–5<br />
predict that the (n,m) indices determine the metallic or semiconducting<br />
behaviour of SWNTs. Zigzag (n,0) SWNTs should have two<br />
distinct types of behaviour: the tubes will be metals when n/3 is an<br />
integer, and otherwise semiconductors3–5. As ch rotates away from</span></div><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">(n,0), chiral (n,m) SWNTs are possible with electronic properties<br />
similar to the zigzag tubes; that is, when ð2n þ mÞ=3 is an integer the<br />
tubes are metallic, and otherwise semiconducting. The gaps of the<br />
semiconducting (n,0) and (n,m) tubes should depend inversely on<br />
diameter. Finally, when ch rotates 308 relative to (n,0), n ¼ m. The<br />
(n,n) or armchair tubes are expected to be truly metallic with band<br />
crossings at k ¼ 6 2=3 of the one-dimensional Brilluoin zone. It<br />
has been suggested that SWNT samples produced by laser<br />
vaporization11 and arc12 methods consist predominantly of (10,10)<br />
metallic armchair tubes.<br />
We have carried out STM measurements in ultra-high vacuum at<br />
77 K on purified SWNT samples produced by laser vaporization11.<br />
Typical atomically resolved images of a SWNT on the surface of a<br />
rope, which consists of parallel tubes11, and isolated SWNTs on a<br />
Au(111) substrate are shown in Fig. 2a and b, respectively. Figure 2a<br />
shows the expected honeycombe lattice for a SWNT with a C–C<br />
spacing of 0:14 6 0:02 nm. The chiral angle is readily determined by<br />
identifying the zigzag tube axis direction (the line connecting sites<br />
separated by 0.426 nm) relative to the sample tube axis. This shows<br />
quite clearly that the tube is chiral with an axis orientated at an angle<br />
of 28:0 6 0:58 relative to that for a zigzag nanotube. As the tube<br />
axis is perpendicular to ch, this corresponds to the angle between ch<br />
and (n,0) in Fig. 1. From this angle and the measured diameter of<br />
1:0 6 0:05 nm, we can assign (n,m) indices of either (11,2) or (12,2);<br />
the angle/diameter for (11,2) and (12,2) are -8.28/0.95nm and<br />
-7.68/1.03 nm, respectively. We note that an (11,2) tube is expected<br />
to be metallic, whereas a (12,2) tube should be semiconducting. The<br />
helicity of the lower isolated SWNT in Fig. 2b was determined in a<br />
similar manner, yielding a chiral angle of 211:0 6 0:58; the<br />
diameter of this tube is 1:08 6 0:05 nm. These parameters match<br />
closely the values expected for a (12,3) tube, 610.98/1.08 nm, and<br />
reasonably exclude other choices of indices.<br />
Central to the work reported here is our ability to characterize the<br />
electronic properties of the atomically resolved nanotubes by<br />
tunnelling spectroscopy. Specifically, current (I) versus voltage<br />
(V) was measured at specific sites along the tubes and differentiated<br />
to yield the normalized conductance, (V/I)dI/dV, which has been<br />
shown13 to provide a good measure of the main features in the local<br />
density of electronic states (LDOS) for metals and semiconductors.<br />
The gradual increase in current in the I–V data (Fig. 2c, d) recorded<br />
on the SWNTs imaged in Fig. 2a, b shows qualitatively that both<br />
tubes are metallic. The LDOS determined from data sets recorded at<br />
different locations along the tubes are very similar, demonstrating<br />
the reproducibility of the measurements; furthermore, the LDOS<br />
for both tubes are roughly constant between -600 and þ600mVas<br />
expected for a metal. Small variations in the LDOS with energy are<br />
not significant and arise from noise in the data. These spectroscopy<br />
results are similar to those obtained on the Au(111) substrate except<br />
that the surface state 450 meV below the Fermi level14 is also<br />
observed on the latter.</span></div><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"> </span></span><br />
<span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">The metallic behaviour of our (12,3) tube is in agreementwith the</span></div></span></span><br />
<div align="left"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="color: grey; font-size: small;">prediction that </span></span></span><span style="font-size: small;"><span style="color: grey;"><span style="font-family: Texmatha;"><span style="font-family: Texmatha;">ð</span></span><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;">2</span></span><i><span style="font-family: Minion-Italic;"><span style="font-family: Minion-Italic;">n </span></span></i><span style="font-family: Minion-Italic;"><span style="font-family: Minion-Italic;"></span></span></span></span><span style="font-size: small;"><span style="color: grey;"><span style="font-family: Texmatha;"><span style="font-family: Texmatha;">þ </span></span><i><span style="font-family: Minion-Italic;"><span style="font-family: Minion-Italic;">m</span></span></i><span style="font-family: Minion-Italic;"><span style="font-family: Minion-Italic;"></span></span></span></span><span style="font-size: small;"><span style="color: grey;"><span style="font-family: Texmatha;"><span style="font-family: Texmatha;">Þ</span></span><span style="font-family: Texmathb;"><span style="font-family: Texmathb;">=</span></span></span></span><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="color: grey; font-size: small;">3 is an integer, and additionally suggests</span></span></span></div><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"></span></span><br />
<span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">that the indices for the tube in Fig. 2a are (11,2) rather than (12,2).</span></div><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">We have also characterized a metallic, achiral zigzag SWNT with a</span></div></span></span><br />
<div align="left"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="color: grey; font-size: small;">diameter of 0</span></span></span><span style="font-size: small;"><span style="color: grey;"><span style="font-family: Texmathb;"><span style="font-family: Texmathb;">:</span></span><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;">95 </span></span><span style="font-family: MathematicalPi-One;"><span style="font-family: MathematicalPi-One;">6 </span></span><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;">0</span></span><span style="font-family: Texmathb;"><span style="font-family: Texmathb;">:</span></span></span></span><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="color: grey; font-size: small;">05 nm. This diameter is very close to the</span></span></span></div><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"></span></span><br />
<span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">expected 0.94nm diameter of a (12,0) tube, although possibly</span></div><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">indistinguishable from the 1.02nm diameter expected for a (13,0)</span></div><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">tube. There are two other important points that these data address.</span></div><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">First, curvature in the graphene sheet of a SWNT should cause</span></div></span></span><br />
<div align="left"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="color: grey; font-size: small;">the </span></span></span><span style="font-size: small;"><span style="color: grey;"><span style="font-family: MathTechnicalP12A;"><span style="font-family: MathTechnicalP12A;">p</span></span><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;">/</span></span><span style="font-family: MathTechnicalP12A;"><span style="font-family: MathTechnicalP12A;">j </span></span><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;">bonding and </span></span><span style="font-family: MathTechnicalP12A;"><span style="font-family: MathTechnicalP12A;">p</span></span><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;">*/</span></span><span style="font-family: MathTechnicalP12A;"><span style="font-family: MathTechnicalP12A;">j</span></span></span></span><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="color: grey; font-size: small;">* antibonding orbitals on carbon to</span></span></span></div><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"></span></span><br />
<span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">mix and create a small gap at the Fermi level in these metallic</span></div></span></span><br />
<div align="left"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="color: grey; font-size: small;">tubes</span></span></span><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="color: grey; font-family: Minion-Regular; font-size: small;">3,5</span></span><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="color: grey; font-size: small;">. We have not observed evidence for this small gap,</span></span></span></div><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"></span></span><br />
<span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">although it is possible that the thermal energy at 77 K, 7 meV,</span></div><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">smears the gap structure predicted to be of the order of 8 meV</span></div></span></span><br />
<div align="left"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="color: grey; font-size: small;">for a (12,0) tube</span></span></span><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="color: grey; font-family: Minion-Regular; font-size: small;">3</span></span><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="color: grey; font-size: small;">. Second, the LDOS recorded on metallic</span></span></span></div><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"></span></span><br />
<span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">SWNTs in a rope and isolated on the substrate are similar, thus</span></div><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">suggesting that inter-tube interactions do not perturb the</span></div><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">electronic structure on an energy scale of 77 K.</span></div><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">We have also characterized a number of semiconducting SWNTs</span></div><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">in our studies. Indeed, more than half of the SWNTs observed either</span></div><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">as isolated tubes or in ropes were found to be moderate gap</span></div><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">semiconductors. A typical example of the atomically resolved</span></div><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">structural and tunnelling spectroscopy data obtained from isolated</span></div><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">SWNTs is shown in Fig. 3. Analysis of the image (Fig. 3a) shows that</span></div></span></span><br />
<div align="left"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="color: grey; font-size: small;">the upper tube has a chiral angle of 11</span></span></span><span style="font-size: small;"><span style="color: grey;"><span style="font-family: Texmathb;"><span style="font-family: Texmathb;">:</span></span><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;">2 </span></span><span style="font-family: MathematicalPi-One;"><span style="font-family: MathematicalPi-One;">6 </span></span><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;">0</span></span><span style="font-family: Texmathb;"><span style="font-family: Texmathb;">:</span></span><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;">5</span></span><span style="font-family: Universal-GreekwithMathPi;"><span style="font-family: Universal-GreekwithMathPi;">8 </span></span></span></span><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="color: grey; font-size: small;">(that is, opposite</span></span></span></div><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"></span></span><br />
<div align="left"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="color: grey; font-size: small;">helicity to the tubes in Fig. 2) and a diameter of 0</span></span></span><span style="font-size: small;"><span style="color: grey;"><span style="font-family: Texmathb;"><span style="font-family: Texmathb;">:</span></span><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;">95 </span></span><span style="font-family: MathematicalPi-One;"><span style="font-family: MathematicalPi-One;">6 </span></span><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;">0</span></span><span style="font-family: Texmathb;"><span style="font-family: Texmathb;">:</span></span></span></span><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="color: grey; font-size: small;">05 nm.</span></span></span></div><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"></span></span><br />
<div align="left"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="color: grey; font-size: small;">These angle/diameter constraints agree best with the 11.7</span></span></span><span style="font-family: Universal-GreekwithMathPi;"><span style="color: grey; font-family: Universal-GreekwithMathPi; font-size: small;">8</span></span><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="color: grey; font-size: small;">/1.0nm</span></span></span></div><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"></span></span><br />
<div align="left"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="color: grey; font-size: small;">for a (14,</span></span></span><span style="font-size: small;"><span style="color: grey;"><span style="font-family: Symbol;"><span style="font-family: Symbol;">-</span></span><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;">3) tube, although the 10.9</span></span><span style="font-family: Universal-GreekwithMathPi;"><span style="font-family: Universal-GreekwithMathPi;">8</span></span></span></span><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="color: grey; font-size: small;">/1.08nm angle/diameter of the</span></span></span></div><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"></span></span><br />
<div align="left"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="color: grey; font-size: small;">next closest (15,</span></span></span><span style="font-size: small;"><span style="color: grey;"><span style="font-family: Symbol;"><span style="font-family: Symbol;">-</span></span><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;">3) indices are close to our uncertainty. The </span></span><i><span style="font-family: Minion-Italic;"><span style="font-family: Minion-Italic;">I</span></span></i><span style="font-family: Minion-Italic;"><span style="font-family: Minion-Italic;"></span></span></span></span><span style="font-size: small;"><span style="color: grey;"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;">–</span></span><i><span style="font-family: Minion-Italic;"><span style="font-family: Minion-Italic;">V</span></span></i></span></span></div><span style="font-size: small;"><span style="color: grey;"><i><span style="font-family: Minion-Italic;"><span style="font-family: Minion-Italic;"></span></span></i><span style="font-family: Minion-Italic;"><span style="font-family: Minion-Italic;"></span></span></span></span><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"> </span></span><br />
<span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">data recorded with this atomic-resolution image (Fig. 3b inset)</span></div><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">shows distinctly different behaviour from the metallic tubes and is</span></div><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">consistent with a semiconductor; that is, the current is very small for</span></div></span></span><span style="font-family: MathematicalPi-One;"><span style="font-family: MathematicalPi-One;"> </span></span><br />
<div align="left"><span style="font-family: MathematicalPi-One;"><span style="font-family: MathematicalPi-One;"><span style="color: grey; font-size: small;">2</span></span></span><span style="font-size: small;"><span style="color: grey;"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;">300 </span></span><span style="font-family: MathematicalPi-One;"><span style="font-family: MathematicalPi-One;">< </span></span><i><span style="font-family: Minion-Italic;"><span style="font-family: Minion-Italic;">V </span></span></i><span style="font-family: Minion-Italic;"><span style="font-family: Minion-Italic;"></span></span></span></span><span style="font-size: small;"><span style="color: grey;"><span style="font-family: MathematicalPi-One;"><span style="font-family: MathematicalPi-One;">< </span></span><span style="font-family: Texmatha;"><span style="font-family: Texmatha;">þ</span></span><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;">400mVbut increases sharply when </span></span><span style="font-family: Texmatha;"><span style="font-family: Texmatha;">j</span></span><i><span style="font-family: Minion-Italic;"><span style="font-family: Minion-Italic;">V</span></span></i><span style="font-family: Minion-Italic;"><span style="font-family: Minion-Italic;"></span></span></span></span><span style="font-family: Texmatha;"><span style="color: grey; font-family: Texmatha; font-size: small;">j </span></span><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="color: grey; font-size: small;">is increased</span></span></span></div><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"></span></span><br />
<div align="left"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="color: grey; font-size: small;">further. The calculated (</span></span></span><i><span style="font-family: Minion-Italic;"><span style="font-family: Minion-Italic;"><span style="color: grey; font-size: small;">V</span></span></span></i><span style="font-family: Minion-Italic;"><span style="font-family: Minion-Italic;"></span></span><span style="font-size: small;"><span style="color: grey;"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;">/</span></span><i><span style="font-family: Minion-Italic;"><span style="font-family: Minion-Italic;">I</span></span></i><span style="font-family: Minion-Italic;"><span style="font-family: Minion-Italic;"></span></span></span></span><span style="font-size: small;"><span style="color: grey;"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;">)d</span></span><i><span style="font-family: Minion-Italic;"><span style="font-family: Minion-Italic;">I</span></span></i><span style="font-family: Minion-Italic;"><span style="font-family: Minion-Italic;"></span></span></span></span><span style="font-size: small;"><span style="color: grey;"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;">/d</span></span><i><span style="font-family: Minion-Italic;"><span style="font-family: Minion-Italic;">V </span></span></i><span style="font-family: Minion-Italic;"><span style="font-family: Minion-Italic;"></span></span></span></span><span style="font-size: small;"><span style="color: grey;"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;">shows sharp increases at </span></span><span style="font-family: Symbol;"><span style="font-family: Symbol;">-</span></span></span></span><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="color: grey; font-size: small;">325</span></span></span></div><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"></span></span><br />
<div align="left"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="color: grey; font-size: small;">and </span></span></span><span style="font-family: Texmatha;"><span style="color: grey; font-family: Texmatha; font-size: small;">þ</span></span><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="color: grey; font-size: small;">425mV that correspond to the conduction and valence band</span></span></span></div><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"></span></span><br />
<span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">edges in the LDOS, and thus we assign a bandgap of 750 meV.</span></div><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">The observed semiconducting behaviour is consistent with the</span></div></span></span><br />
<div align="left"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="color: grey; font-size: small;">expectation that a (14,</span></span></span><span style="font-family: Symbol;"><span style="color: grey; font-family: Symbol; font-size: small;">-</span></span><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="color: grey; font-size: small;">3) tube should be a moderate gap semiconductor</span></span></span></div><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"></span></span><br />
<div align="left"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="color: grey; font-size: small;">(that is, </span></span></span><span style="font-size: small;"><span style="color: grey;"><span style="font-family: Texmatha;"><span style="font-family: Texmatha;">ð</span></span><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;">2</span></span><i><span style="font-family: Minion-Italic;"><span style="font-family: Minion-Italic;">n </span></span></i><span style="font-family: Minion-Italic;"><span style="font-family: Minion-Italic;"></span></span></span></span><span style="font-size: small;"><span style="color: grey;"><span style="font-family: Texmatha;"><span style="font-family: Texmatha;">þ </span></span><i><span style="font-family: Minion-Italic;"><span style="font-family: Minion-Italic;">m</span></span></i><span style="font-family: Minion-Italic;"><span style="font-family: Minion-Italic;"></span></span></span></span><span style="font-size: small;"><span style="color: grey;"><span style="font-family: Texmatha;"><span style="font-family: Texmatha;">Þ</span></span><span style="font-family: Texmathb;"><span style="font-family: Texmathb;">=</span></span></span></span><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="color: grey; font-size: small;">3 is not an integer). In addition, we</span></span></span></div><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"></span></span><br />
<span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">have observed similar semiconducting behaviour for other chiral</span></div><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">and zigzag tubes characterized with atomic resolution. A summary</span></div></span></span><br />
<div align="left"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="color: grey; font-size: small;">of the energy gaps (</span></span></span><i><span style="font-family: Minion-Italic;"><span style="font-family: Minion-Italic;"><span style="color: grey; font-size: small;">E</span></span></span></i><span style="font-family: Minion-Italic;"><span style="font-family: Minion-Italic;"></span></span><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="color: grey; font-family: Minion-Regular; font-size: small;">g</span></span><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="color: grey; font-size: small;">) obtained from these measurements for tubes</span></span></span></div><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"></span></span><br />
<span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">with diameters between 0.6 and 1.1nm is shown in Fig. 3c. These</span></div></span></span><br />
<div align="left"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="color: grey; font-size: small;">results show the expected</span></span></span><span style="font-size: small;"><span style="color: grey;"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;">1 </span></span><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;">1/diameter (</span></span><i><span style="font-family: Minion-Italic;"><span style="font-family: Minion-Italic;">d</span></span></i><span style="font-family: Minion-Italic;"><span style="font-family: Minion-Italic;"></span></span></span></span><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="color: grey; font-size: small;">) dependence, and can be</span></span></span></div><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"></span></span><br />
<div align="left"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="color: grey; font-size: small;">fitted to </span></span></span><i><span style="font-family: Minion-Italic;"><span style="font-family: Minion-Italic;"><span style="color: grey; font-size: small;">E</span></span></span></i><span style="font-family: Minion-Italic;"><span style="font-family: Minion-Italic;"></span></span><span style="font-size: small;"><span style="color: grey;"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;">g </span></span><span style="font-family: Texmatha;"><span style="font-family: Texmatha;">¼ </span></span><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;">2</span></span><span style="font-family: MathTechnicalP12A;"><span style="font-family: MathTechnicalP12A;">g</span></span><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;">0</span></span><i><span style="font-family: Minion-Italic;"><span style="font-family: Minion-Italic;">a</span></span></i><span style="font-family: Minion-Italic;"><span style="font-family: Minion-Italic;"></span></span></span></span><span style="font-size: small;"><span style="color: grey;"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;">C–C</span></span><span style="font-family: Texmathb;"><span style="font-family: Texmathb;">=</span></span><i><span style="font-family: Minion-Italic;"><span style="font-family: Minion-Italic;">d</span></span></i><span style="font-family: Minion-Italic;"><span style="font-family: Minion-Italic;"></span></span></span></span><span style="font-size: small;"><span style="color: grey;"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;">, where </span></span><span style="font-family: MathTechnicalP12A;"><span style="font-family: MathTechnicalP12A;">g</span></span><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;">0 </span></span><span style="font-family: Texmatha;"><span style="font-family: Texmatha;">¼ </span></span><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;">2</span></span><span style="font-family: Texmathb;"><span style="font-family: Texmathb;">:</span></span></span></span><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="color: grey; font-size: small;">45 eV is the nearest-neighbour</span></span></span></div><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"></span></span><br />
<div align="left"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="color: grey; font-size: small;">overlap integral and </span></span></span><i><span style="font-family: Minion-Italic;"><span style="font-family: Minion-Italic;"><span style="color: grey; font-size: small;">a</span></span></span></i><span style="font-family: Minion-Italic;"><span style="font-family: Minion-Italic;"></span></span><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="color: grey; font-family: Minion-Regular; font-size: small;">C–C </span></span><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="color: grey; font-size: small;">is the C–C distance. Significantly, this</span></span></span></div><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"></span></span><br />
<div align="left"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="color: grey; font-size: small;">value of </span></span></span><span style="font-size: small;"><span style="color: grey;"><span style="font-family: MathTechnicalP12A;"><span style="font-family: MathTechnicalP12A;">g</span></span><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;">0 </span></span></span></span><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="color: grey; font-size: small;">is in good agreement with the value (2.5 eV) determined</span></span></span></div><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"></span></span><br />
<div align="left"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="color: grey; font-size: small;">from calculations</span></span></span><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="color: grey; font-family: Minion-Regular; font-size: small;">1</span></span><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="color: grey; font-size: small;">, and provides an additional consistency check in</span></span></span></div><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"></span></span><br />
<span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">this work.</span></div><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">Our observation of semiconducting and metallic SWNTs with</span></div><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">subtle changes in structure clearly confirm the remarkable electronic</span></div></span></span><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="font-family: Minion-Regular;"><span style="color: grey; font-size: small;">behaviour of the nanotubes that may be exploited in future</span><br />
</span></span> <br />
<div align="left"><br />
</div><div align="left"><img src="https://mail.google.com/mail/?attid=0.1&disp=emb&view=att&th=127837abb265a84e" /></div><div align="left"><br />
</div><div align="left"><span style="color: grey;"><strong>Agustin Egui</strong></span></div><div align="left"><span style="color: grey;"><strong>EES</strong></span></div><div align="left"><br />
</div><br />
<hr />¿Quieres saber qué móvil eres? <a href="http://www.quemovileres.com/" target="_new">¡Descúbrelo aquí!</a>Tecnología en Telecomunicaciones - conocimientos.com.vehttp://www.blogger.com/profile/13517798918797491823noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-1627095826387552932.post-46888809604618776982010-03-21T20:45:00.002-04:302010-03-24T10:59:36.372-04:30The low energy electronic band structure of<div align="center"><span style="color: #4f81bd; font-size: large;"><strong><u>The low energy electronic band structure of<br />
bilayer graphene</u></strong></span></div><div align="left"><br />
<span style="color: grey; font-size: small;">E. McCann, D.S.L. Abergel, and V.I. Fal'ko<br />
Department of Physics, Lancaster University, Lancaster LA1 4YB, UK</span></div><div align="left"><br />
<span style="color: grey; font-size: small;">Abstract. We employ the tight binding model to describe the electronic band<br />
structure of bilayer graphene and we explain how the optical absorption coefficient<br />
of a bilayer is influenced by the presence and dispersion of the electronic bands, in<br />
contrast to the featureless absorption coefficient of monolayer graphene. We show<br />
that the effective low energy Hamiltonian is dominated by chiral quasiparticles<br />
with a parabolic dispersion and Berry phase 2π. Layer asymmetry produces a gap<br />
in the spectrum but, by comparing the charging energy with the single particle<br />
energy, we demonstrate that an undoped, gapless bilayer is stable with respect to<br />
the spontaneous opening of a gap. Then, we describe the control of a gap in the<br />
presence of an external gate voltage. Finally, we take into account the influence of<br />
trigonal warping which produces a Lifshitz transition at very low energy, breaking<br />
the isoenergetic line about each valley into four pockets.</span></div><div align="left"><br />
<span style="color: #4f81bd; font-size: medium;">Introduction</span></div><div align="left"><br />
<span style="color: grey; font-size: small;">Following the fabrication of monolayer graphene [1], the observation of an unusual sequencing<br />
of quantum Hall effect plateaus [2] was explained in terms of Dirac-like chiral quasiparticles<br />
with Berry phase π [3–6]. Subsequently, bilayer graphene became the subject of intense interest<br />
in its own right. This followed the realisation that the low energy Hamiltonian of a bilayer<br />
describes chiral quasiparticles with a parabolic dispersion and Berry phase 2π [7] as confirmed<br />
by quantum Hall effect [8] and ARPES measurements [9].<br />
The electronic band structure of bilayer graphene has been modelled using both density<br />
functional theory [10–12] and the tight binding model [7,13–17]. It has been predicted [7]<br />
that asymmetry between the on-site energies in the layers leads to a tunable gap between the<br />
conduction and valence bands. The dependence of the gap on external gate voltage has been<br />
modelled taking into account screening within the tight binding model [12,16,17] and such<br />
calculations appear to be in good agreement with ARPES measurements [9], observations of<br />
the quantum Hall effect [17], and density functional theory calculations [12].<br />
In this paper, we describe the tight binding model of bilayer graphene and the corresponding<br />
low energy band structure in section 2. Section 3 explains how the optical absorption coefficient<br />
of bilayer graphene is influenced by the presence and dispersion of the electronic bands<br />
[18, 19], in contrast to the featureless absorption coefficient of monolayer graphene. We obtain<br />
the effective low energy Hamiltonian of bilayer graphene in section 4 and we show that it is<br />
dominated by chiral quasiparticles with a parabolic dispersion and Berry phase 2π. Section 5<br />
describes the opening of a gap in bilayer graphene due to layer asymmetry with a description<br />
of the band structure in section 5.1, a demonstration that an undoped, gapless bilayer is stable<br />
with respect to the opening of a gap in section 5.2, and a calculation using a self-consistent<br />
Hartree approximation to describe the control of the gap in the presence of external gates in<br />
section 5.3. In section 6 we take into account the effect of trigonal warping on the band structure<br />
and we present our conclusions in section 7.</span></div><div align="left"><br />
</div><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">Agustin Egui</span></div><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">EES</span></div><br />
<hr />¿Quieres saber qué móvil eres? <a href="http://www.quemovileres.com/" target="_new">¡Descúbrelo aquí!</a>Tecnología en Telecomunicaciones - conocimientos.com.vehttp://www.blogger.com/profile/13517798918797491823noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-1627095826387552932.post-62251224991011931612010-03-21T20:26:00.002-04:302010-03-24T10:59:15.952-04:30CAMPO MAGNETICO<h1 itxtvisited="1"><span style="color: #4f81bd; font-size: large;"><u>Descubren que los electrones pueden imitar un campo magnético que no existe </u></span></h1><div class="summary" itxtvisited="1"><div class="top-right" itxtvisited="1"><div class="bottom-left" itxtvisited="1"><div class="bottom-right" itxtvisited="1"><div class="content-text" itxtvisited="1" style="overflow: hidden;"><div itxtvisited="1"><span style="color: grey; font-size: small;">Los ordenadores cuánticos están ahora más cerca. Un equipo internacional de físicos ha conseguido reproducir el Efecto Hall cuántico, que permite mover electrones para aprovechar así las cualidades de su espín y de su movimiento en computación, sin necesidad de temperaturas extremadamente bajas ni de campos magnéticos intensos, principales obstáculos para la fabricación de ordenadores de la próxima generación. Utilizando una novedosa técnica, basada en un acelerador y un bloque de antimonio y bismuto, los investigadores consiguieron que los electrones de dicho bloque se movieran como si estuvieran sometidos a un campo magnético, aunque sin estarlo. Nuevos diseños computacionales podrán aprovechar este avance. Por Yaiza Martínez de </span><a href="http://tendencias21.net/"><span style="color: grey; font-size: small;">Tendencias Científicas</span></a><span style="color: grey; font-size: small;">.</span></div></div></div></div></div></div><div class="sm news" itxtvisited="1"><span style="color: grey; font-size: small;">16 Feb 2009 | TENDENCIAS CIENTÍFICAS </span></div><span style="color: grey; font-size: small;"> </span> <br />
<div class="content-text" itxtvisited="1"></div><div class="content-text" itxtvisited="1"><span style="color: grey; font-size: small;">Un equipo internacional de científicos liderado por investigadores de la </span><a class="liens" href="http://www.princeton.edu/main/" onclick="window.open(this.href,'_blank');return false;"><span style="color: grey; font-size: small;">Universidad de Princeton</span></a><span style="color: grey; font-size: small;">, en Estados Unidos, ha descubierto que en la superficie de ciertos materiales las disposiciones colectivas de electrones pueden moverse como si imitaran la presencia de un campo magnético, aunque este campo no se encuentre presente.</span> <br />
<div itxtvisited="1"><span style="color: grey; font-size: small;">Este movimiento constatado refleja uno de los fenómenos cuánticos más exóticos de la física de la materia condensada, el del </span><a class="liens" href="http://es.wikipedia.org/wiki/Efecto_Hall_cu%C3%A1ntico" onclick="window.open(this.href,'_blank');return false;"><span style="color: grey; font-size: small;">efecto Hall cuántico</span></a><span style="color: grey; font-size: small;">.</span></div><div itxtvisited="1"><span style="color: grey; font-size: small;">El descubrimiento podría, además, allanar el camino hacia la fabricación de ordenadores cuánticos con la flexibilidad de operar a temperaturas moderadas, en contraposición a las bajas temperaturas estándar requeridas para los actuales dispositivos informáticos más potentes, informa la </span><a class="liens" href="http://www.nsf.gov/" onclick="window.open(this.href,'_blank');return false;"><span style="color: grey; font-size: small;">National Science Foundation</span></a><span style="color: grey; font-size: small;"> (patrocinadora de la investigación) de Estados Unidos en un </span><a class="liens" href="http://www.nsf.gov/news/news_summ.jsp?cntn_id=114171" onclick="window.open(this.href,'_blank');return false;"><span style="color: grey; font-size: small;">comunicado</span></a><span style="color: grey; font-size: small;">.</span></div><div itxtvisited="1"><br />
</div><div itxtvisited="1"><strong itxtvisited="1"><span style="color: #4f81bd; font-size: medium;">Obstáculos para la computación cuántica</span></strong></div><div itxtvisited="1"><br />
</div><div itxtvisited="1"><span style="color: grey; font-size: small;">En el pasado, los científicos habían podido observado el efecto Hall cuántico en movimientos similares de electrones, pero estando éstos sometidos a campos magnéticos muy intensos y a muy bajas temperaturas.</span></div><div itxtvisited="1"><span style="color: grey; font-size: small;">El efecto Hall cuántico es un fenómeno exclusivo de ciertos materiales electrónicos, y supone que electrones obligados a moverse en las dos dimensiones de un plano, en presencia de un campo magnético potente y a temperaturas próximas al cero absoluto (-273°C), generen un voltaje que no aumenta proporcionalmente con la intensidad del campo, sino que lo hacen a saltos o escalones.</span></div><div itxtvisited="1"><span style="color: grey; font-size: small;">Los valores de esos saltos serían submúltiplos (es decir, 1/5, 1/4, 1/3, 1/2) de un voltaje fundamental relacionado con la constante cuántica de Planck y la carga del electrón.</span></div><div itxtvisited="1"><span style="color: grey; font-size: small;">Pero la utilidad del efecto Hall cuántico fraccionario para la electrónica cuántica (porque permitiría producir un "tejido" que serviría para preservar información en el registro de las partículas) ha resultado improbable hasta ahora, dadas las bajísimas temperaturas y elevados campos magnéticos necesarios para su generación. Sin embargo, las cosas pueden cambiar.</span></div><div itxtvisited="1"><br />
</div><div itxtvisited="1"><strong itxtvisited="1"><span style="color: #4f81bd; font-size: medium;">Campo magnético fantasma</span></strong></div><div itxtvisited="1"><br />
</div><div itxtvisited="1"><span style="color: grey; font-size: small;">Hace algún tiempo, teóricos de la Universidad de Pennsylvania y de la Universidad de California en Berkeley propusieron que en ciertos materiales tridimensionales, las disposiciones colectivas de electrones podrían moverse para generar el efecto Hall cuántico, sin necesidad de potentes campos magnéticos o temperaturas demasiado bajas.</span></div><div itxtvisited="1"><span style="color: grey; font-size: small;">Pero, para que esto ocurriera, señalaron entonces los científicos, los electrones deberían moverse a velocidades extremadamente elevadas.</span></div><div itxtvisited="1"><span style="color: grey; font-size: small;">Ahora, el físico de la Universidad de Princeton, </span><a class="liens" href="http://www.physics.princeton.edu/www/jh/research/hasan_zahid.html" onclick="window.open(this.href,'_blank');return false;"><span style="color: grey; font-size: small;">Zahid Hasan</span></a><span style="color: grey; font-size: small;">, en colaboración con otros físicos de Estados Unidos, Suiza y Alemania, ha observado que los </span><a class="liens" href="http://es.wikipedia.org/wiki/Esp%C3%ADn" onclick="window.open(this.href,'_blank');return false;"><span style="color: grey; font-size: small;">espines</span></a><span style="color: grey; font-size: small;"> (momentos angulares de los electrones) de muchos electrones en movimiento dentro de un material exótico pueden sincronizarse, sin necesidad de campo magnético alguno ni velocidades extremas. El material en el que se produjo el "milagro" fue un bloque de antimonio y bismuto.</span></div><div itxtvisited="1"><span style="color: grey; font-size: small;">El experimento partió de la sospecha de que los electrones del bismuto ligado al antimonio exhibirían un efecto cuántico que simularía la presencia de un campo magnético, porque estos electrones se mueven a muy grandes velocidades. Esto permitiría que el movimiento cuántico predicho tuviera lugar.</span></div><div itxtvisited="1"><span style="color: grey; font-size: small;">Según declaró Hasan en el comunicado de la NSF , "el resultado es muy sorprendente porque estamos viendo electrones con un comportamiento muy similar al que tienen los electrones ante un campo magnético potente, sin que dicho campo se encuentre en el experimento". En la revista Science ha aparecido publicado un </span><a class="liens" href="http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/323/5916/919" onclick="window.open(this.href,'_blank');return false;"><span style="color: grey; font-size: small;">artículo</span></a><span style="color: grey; font-size: small;"> en el que se detalla el procedimiento.</span></div><div itxtvisited="1"><br />
</div><div itxtvisited="1"><strong itxtvisited="1"><span style="color: #4f81bd; font-size: medium;">Técnica basada en un acelerador</span></strong></div><div itxtvisited="1"><br />
</div><div itxtvisited="1"><span style="color: grey; font-size: small;">A grandes rasgos, para conseguir el movimiento de los electrones, los investigadores utilizaron una técnica basada en un acelerador llamada "spin-resolved angle-resolved photoemission", que permitió además medir simultáneamente la energía, la longitud de onda y el espín de los electrones en la superficie del material del experimento.</span></div><div itxtvisited="1"><span style="color: grey; font-size: small;">Según los científicos, el movimiento obtenido y registrado podría transformar la electrónica, el almacenamiento de datos y la computación.</span></div><div itxtvisited="1"><span style="color: grey; font-size: small;">La razón es que, además de la carga eléctrica, los electrones poseen propiedades magnéticas inherentes, y una capacidad interna de rotación que los hace comportarse como minúsculos imanes que contuvieran en sí el polo negativo y el positivo (esta propiedad fue bautizada por el físico británico </span><a class="liens" href="http://es.wikipedia.org/wiki/Paul_Dirac" onclick="window.open(this.href,'_blank');return false;"><span style="color: grey; font-size: small;">Paul Dirac</span></a><span style="color: grey; font-size: small;"> como "el espín cuántico").</span></div><div itxtvisited="1"><span style="color: grey; font-size: small;">Hoy día, los ordenadores aplican una lógica simple de on-off, basada en el movimiento y almacenamiento de electrones en un semiconductor de silicio. Nuevos diseños podrían dirigir y aprovechar las capacidades adicionales que ofrecen el movimiento y el espín cuántico de los electrones, en materiales experimentales que reduzcan el consumo de energía y mejoren el rendimiento de los ordenadores.</span></div><div itxtvisited="1"><br />
</div><div itxtvisited="1"><strong itxtvisited="1"><span style="color: #4f81bd; font-size: medium;">Antecedentes</span></strong></div><div itxtvisited="1"><br />
</div><div itxtvisited="1"><span style="color: grey; font-size: small;">Tal y como publicamos anteriormente el efecto Hall cuántico también fue estudiado por un equipo de físicos del Weizmann Institute de Israel, en este caso para generar cuasipartículas (con una carga eléctrica equivalente a una cuarta parte de la carga fundamental del electrón) a partir de arseniuro de galio.</span></div><div itxtvisited="1"><span style="color: grey; font-size: small;">Estas cuasipartículas con un cuarto de la carga del electrón actúan de manera muy distinta del resto de las partículas con carga fraccionada, y por eso han sido buscadas como fundamento para la fabricación de un hipotético ordenador cuántico topológico de gran potencia, pero al mismo tiempo, altamente estable.</span></div><div itxtvisited="1"><span style="color: grey; font-size: small;">El ordenador cuántico es el sueño de todas las agencias de seguridad y de todos los hackers del mundo. Los bits de los ordenadores actuales oscilan constantemente entre el 0 y el 1 mientras llevan a cabo su trabajo. Pero, en los sistemas cuánticos partículas como el átomo, el electrón o el fotón pueden presentar el 0 y el 1 a la vez, permitiendo a los ordenadores hacer cálculos mucho más complejos, seguros y veloces que los que realizan actualmente.</span></div><div itxtvisited="1"><br />
</div><div itxtvisited="1"><br />
</div><div itxtvisited="1"><span style="color: grey; font-size: small;">Agustin Egui</span></div><div itxtvisited="1"><span style="color: grey; font-size: small;">EES</span></div></div><br />
<hr />Compartir tus mejores FOTOS es fácil en Messenger <a href="http://events.es.msn.com/windows-live/redes-sociales/default.aspx" target="_new"> ¡DESCUBRE cómo!</a>Tecnología en Telecomunicaciones - conocimientos.com.vehttp://www.blogger.com/profile/13517798918797491823noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-1627095826387552932.post-77693605301085397362010-03-21T19:40:00.002-04:302010-03-24T10:58:56.769-04:30Nearly Free Electron Approximation<div align="center"><br />
</div><div align="center"><span style="color: #4f81bd; font-size: large;"><strong><u>Nearly Free Electron Approximation</u></strong></span></div><div align="center"><br />
</div><div align="center"><br />
</div><span style="color: grey; font-size: small;">The nearly-free electron model is a modification of the </span><a href="http://www.blogger.com/wiki/Free_electron_model" title="Free electron model"><span style="color: grey; font-size: small;">free-electron gas</span></a><span style="color: grey; font-size: small;"> model which includes a weak </span><a href="http://www.blogger.com/wiki/Periodicity" title="Periodicity"><span style="color: grey; font-size: small;">periodic</span></a><span style="color: grey; font-size: small;"> </span><a href="http://www.blogger.com/wiki/Perturbation_theory_(quantum_mechanics)" title="Perturbation theory (quantum mechanics)"><span style="color: grey; font-size: small;">perturbation</span></a><span style="color: grey; font-size: small;"> meant to model the interaction between the </span><a class="mw-redirect" href="http://www.blogger.com/wiki/Conduction_electrons" title="Conduction electrons"><span style="color: grey; font-size: small;">conduction electrons</span></a><span style="color: grey; font-size: small;"> and the </span><a class="mw-redirect" href="http://www.blogger.com/wiki/Ions" title="Ions"><span style="color: grey; font-size: small;">ions</span></a><span style="color: grey; font-size: small;"> in a </span><a class="mw-redirect" href="http://www.blogger.com/wiki/Crystalline" title="Crystalline"><span style="color: grey; font-size: small;">crystalline</span></a><span style="color: grey; font-size: small;"> solid. This model, like the free-electron model, does not take into account electron-electron interactions; that is, the </span><a class="new" href="http://www.blogger.com/w/index.php?title=Independent-electron_approximation&action=edit&redlink=1" title="Independent-electron approximation (page does not exist)"><span style="color: grey; font-size: small;">independent-electron approximation</span></a><span style="color: grey; font-size: small;"> is still in effect.</span><br />
<span style="color: grey; font-size: small;">As shown by </span><a href="http://www.blogger.com/wiki/Bloch_wave" title="Bloch wave"><span style="color: grey; font-size: small;">Bloch's theorem</span></a><span style="color: grey; font-size: small;">, introducing a periodic potential into the </span><a href="http://www.blogger.com/wiki/Schr%C3%B6dinger_equation" title="Schrödinger equation"><span style="color: grey; font-size: small;">Schrödinger equation</span></a><span style="color: grey; font-size: small;"> results in a </span><a href="http://www.blogger.com/wiki/Wave_function" title="Wave function"><span style="color: grey; font-size: small;">wave function</span></a><span style="color: grey; font-size: small;"> of the form</span><br />
<dl><dd><span style="color: grey; font-size: small;"><img alt="\psi_{\bold{k}}(\bold{r}) = u_{\bold{k}}(\bold{r}) e^{i\bold{k}\cdot\bold{r}}" class="tex" src="http://upload.wikimedia.org/math/b/b/6/bb6eb173e091642e361a8d901ca120e1.png" /> </span></dd></dl><span style="color: grey; font-size: small;">where the function <i>u</i> has the same periodicity as the </span><a href="http://www.blogger.com/wiki/Lattice_(group)" title="Lattice (group)"><span style="color: grey; font-size: small;">lattice</span></a><span style="color: grey; font-size: small;">:</span><br />
<dl><dd><span style="color: grey; font-size: small;"><img alt="u_{\bold{k}}(\bold{r}) = u_{\bold{k}}(\bold{r}+\bold{T})" class="tex" src="http://upload.wikimedia.org/math/0/7/9/079214500797b4cb4f66c2b37658882b.png" /> </span></dd></dl><span style="color: grey; font-size: small;">(where <i>T</i> is a lattice translation vector.)</span><br />
<span style="color: grey; font-size: small;">A solution of this form can be plugged into the Schrödinger equation, resulting in the <b>central equation</b>:</span><br />
<dl><dd><span style="color: grey; font-size: small;"><img alt="(\lambda_{\bold{k}} - \epsilon)C_{\bold{k}} + \sum_{\bold{G}} U_{\bold{G}} C_{\bold{k}-\bold{G}}=0" class="tex" src="http://upload.wikimedia.org/math/a/1/6/a169404a41315e65f201012b008af0b6.png" /> </span></dd></dl><span style="color: grey; font-size: small;">where</span><br />
<dl><dd><span style="color: grey; font-size: small;"><img alt="\lambda_{\bold{k}} = \frac{\hbar^2 k^2}{2m}" class="tex" src="http://upload.wikimedia.org/math/7/5/9/759512dfca9b4a3831f8da0a4f5a85e5.png" /> </span></dd></dl><span style="color: grey; font-size: small;">and <i>C<sub>k</sub></i> and <i>U<sub>G</sub></i> are the </span><a href="http://www.blogger.com/wiki/Fourier_series" title="Fourier series"><span style="color: grey; font-size: small;">Fourier</span></a><span style="color: grey; font-size: small;"> coefficients of the wavefunction <i>ψ(r)</i> and the potential energy <i>U(r)</i>, respectively:</span><br />
<dl><dd><span style="color: grey; font-size: small;"><img alt="U(\bold{r}) = \sum_{\bold{G}} U_{\bold{G}} e^{i\bold{G}\cdot\bold{r}}" class="tex" src="http://upload.wikimedia.org/math/d/5/0/d50ce25eee1453656ad4307f27b6daf9.png" /> </span> </dd><dd><span style="color: grey; font-size: small;"><img alt="\psi(\bold{r}) = \sum_{\bold{k}} C_{\bold{k}} e^{i\bold{k}\cdot\bold{r}}" class="tex" src="http://upload.wikimedia.org/math/4/7/4/474ab980400a1c83a963f00fc6043f49.png" /> </span></dd></dl><span style="color: grey; font-size: small;">The vectors <i>G</i> are the </span><a href="http://www.blogger.com/wiki/Reciprocal_lattice" title="Reciprocal lattice"><span style="color: grey; font-size: small;">reciprocal lattice vectors</span></a><span style="color: grey; font-size: small;">, and the discrete values of <i>k</i> are determined by the boundary conditions of the lattice under consideration.</span><br />
<span style="color: grey; font-size: small;">In any perturbation analysis, one must consider the base case to which the perturbation is applied. Here, the base case is with <i>U(x) = 0</i>, and therefore all the Fourier coefficients of the potential are also zero. In this case the central equation reduces to the form</span><br />
<dl><dd><span style="color: grey; font-size: small;"><img alt="(\lambda_{\bold{k}} - \epsilon)C_{\bold{k}} = 0" class="tex" src="http://upload.wikimedia.org/math/9/0/9/9090c0fd9091383cd38a76cec89c3041.png" /> </span></dd></dl><span style="color: grey; font-size: small;">This identity means that for each <i>k</i>, one of the two following cases must hold:</span><br />
<ol><li><span style="color: grey; font-size: small;"><img alt="C_{\bold{k}} = 0" class="tex" src="http://upload.wikimedia.org/math/f/3/4/f346a602770cd3936789ad87c5aa3add.png" />, </span><br />
</li>
<li><span style="color: grey; font-size: small;"><img alt="\lambda_{\bold{k}} = \epsilon" class="tex" src="http://upload.wikimedia.org/math/7/4/3/743b1e793c3b0c93f4213355f6db2eef.png" /> </span></li>
</ol><span style="color: grey; font-size: small;">If the values of <span class="texhtml"><span style="font-family: Batang;">λ<sub><i>k</i></sub></span></span> are </span><a href="http://www.blogger.com/wiki/Degenerate_energy_level" title="Degenerate energy level"><span style="color: grey; font-size: small;">non-degenerate</span></a><span style="color: grey; font-size: small;">, then the second case occurs for only one value of <i>k</i>, while for the rest, the Fourier expansion coefficient <span class="texhtml"><span style="font-family: Batang;"><i>C</i><sub><i>k</i></sub></span></span> must be zero. In this non-degenerate case, the standard free electron gas result is retrieved:</span> <br />
<dl><dd><span style="color: grey; font-size: small;"><img alt="\psi_k \propto e^{i\bold{k}\cdot\bold{r}}" class="tex" src="http://upload.wikimedia.org/math/3/d/0/3d0b040a416c47262db473ad454d15ce.png" /> </span></dd></dl><span style="color: grey; font-size: small;">In the degenerate case, however, there will be a set of lattice vectors <i>k<sub>1</sub>, ..., k<sub>m</sub></i> with <i>λ<sub>1</sub> = ... = λ<sub>m</sub></i>. When the energy <span class="texhtml"><span style="font-family: Batang;">ε</span></span> is equal to this value of <i>λ</i>, there will be <i>m</i> independent plane wave solutions of which any linear combination is also a solution:</span><br />
<dl><dd><span style="color: grey; font-size: small;"><img alt="\psi \propto \sum_{i=1}^{m} A_i e^{i\bold{k}_i\cdot\bold{r}}" class="tex" src="http://upload.wikimedia.org/math/6/6/8/668c603c268b80a821b54b02af1bcb1b.png" /> </span></dd></dl><span style="color: grey; font-size: small;">Non-degenerate and degenerate perturbation theory can be applied in these two cases to solve for the Fourier coefficients <i>C<sub>k</sub></i> of the wavefunction (correct to first order in <i>U</i>) and the energy eigenvalue (correct to second order in <i>U</i>). An important result of this derivation is that there is no first-order shift in the energy <i>ε</i> in the case of no degeneracy, while there is in the case of near-degeneracy, implying that the latter case is more important in this analysis. Particularly, at the </span><a href="http://www.blogger.com/wiki/Brillouin_zone" title="Brillouin zone"><span style="color: grey; font-size: small;">Brillouin zone</span></a><span style="color: grey; font-size: small;"> boundary (or, equivalently, at any point on a </span><a class="mw-redirect" href="http://www.blogger.com/wiki/Bragg_plane" title="Bragg plane"><span style="color: grey; font-size: small;">Bragg plane</span></a><span style="color: grey; font-size: small;">), one finds a two-fold energy degeneracy that results in a shift in energy given by:</span><br />
<dl><dd><span style="color: grey; font-size: small;"><img alt="\epsilon = \lambda_{\bold{k}} \pm |U_{\bold{k}}|" class="tex" src="http://upload.wikimedia.org/math/a/c/7/ac7dd46d15aeb1f89524fd9c2a01cee2.png" /> </span></dd></dl><span style="color: grey; font-size: small;">This <b>energy gap</b> between Brillouin zones is known as the </span><a href="http://www.blogger.com/wiki/Band_gap" title="Band gap"><span style="color: grey; font-size: small;">band gap</span></a><span style="color: grey; font-size: small;">, with a magnitude of <span class="texhtml"><span style="font-family: Batang;">2 | <i>U</i><sub><i>K</i></sub> |</span></span> .</span><br />
<br />
<span style="color: grey; font-size: small;">The approximation resulting from the assumption that electrons in </span><a class="ilnk" href="http://www.blogger.com/topic/metal-3" onclick="assignParam('navinfo','method|4'+getLinkTextForCookie(this));" target="_top"><span style="color: grey; font-size: small;">metals</span></a><span style="color: grey; font-size: small;"> can be analysed using the </span><a class="ilnk" href="http://www.blogger.com/topic/kinetic-theory" onclick="assignParam('navinfo','method|4'+getLinkTextForCookie(this));" target="_top"><span style="color: grey; font-size: small;">kinetic theory</span></a><span style="color: grey; font-size: small;"> of gases, without taking the periodic potential of the metal into account. This approximation gives a good qualitative account of some properties of metals, such as their electrical conductivity. At very low temperatures it is necessary to use quantum statistical mechanics rather than classical statistical mechanics. The free-electron approximation does not, however, give an adequate quantitative description of the properties of metals. It can be improved by the <b>nearly free electron approximation</b>, in which the periodic potential is treated as a perturbation on the free electrons.</span><br />
<br />
<br />
<span style="color: grey; font-size: small;">Agustin Egui </span><br />
<span style="color: grey; font-size: small;">EES</span><br />
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<hr />¿Sabes que la Videollamada de Messenger es GRATIS <a href="http://events.es.msn.com/windows-live/redes-sociales/default.aspx" target="_new">¡Descúbrela!</a>Tecnología en Telecomunicaciones - conocimientos.com.vehttp://www.blogger.com/profile/13517798918797491823noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-1627095826387552932.post-18634769761634735872010-03-21T19:28:00.002-04:302010-03-24T10:58:39.278-04:30Fermin surface<div align="center"><br />
</div><div align="center"><span style="color: grey; font-size: large;"><strong><u> <span style="color: #4f81bd;">Fermi surface </span></u></strong></span></div><br />
<span style="color: grey; font-size: small;">The Fermi surface is the surface of constant energy in k space. The Fermi surface separates the unfilled orbitals from the filled orbitals, at absolute zero. The electrical properties of the metal are determined by the shape of the Fermi surface, because the current is due to changes in the occupancy of states near Fermi surface. The free electron Fermi surfaces were developed from spheres of radius <i>k<sub>F</sub></i> determined by the valence electron concentration. <br />
</span><br />
<span style="font-size: small;"><span style="color: grey;"><i>Construction of free-electron Fermi surfaces</i> The free electron Fermi surface for the an arbitrary electron concentration is shown in Fig.1.</span></span> <br />
<span style="color: grey; font-size: small;"> </span><span style="color: grey; font-size: small;"><img height="170" src="http://phycomp.technion.ac.il/~nika/fs&bz1.gif" width="170" /> </span><br />
<span style="color: grey; font-size: small;">Figure 1</span><br />
<span style="color: grey; font-size: small;"></span><br />
<span style="color: grey; font-size: small;"></span><br />
<span style="color: grey; font-size: small;">These are Brillouin zones of a square lattice in two dimensions. The blue circle shown is a surface of constant energy for free electrons; it will be the Fermi surface for some particular value of the electron concentration. <br />
It is inconvenient to have sections of the Fermi surface that belong to the same Brillouin zone appear detached one from another. The detachment can be repaired by a transformation to the first Brillouin zone. The procedure is known as mapping the Fermi surface in the reduced zone scheme. <br />
There is also another way to represent the Fermi surface in the reduced and periodic zone scheme. Fermi surfaces for free electrons are constructed by a procedure credited to Harrison, Fig.2.</span><br />
<span style="color: grey; font-size: small;"></span><br />
<span style="color: grey; font-size: small;"> </span><span style="color: grey; font-size: small;"><img height="253" src="http://phycomp.technion.ac.il/~nika/fs.gif" width="253" /> </span><br />
<span style="color: grey; font-size: small;">Figure 2</span><br />
<span style="color: grey; font-size: small;"></span><br />
<span style="color: grey; font-size: small;"></span><br />
<span style="color: grey; font-size: small;">The reciprocal lattice points of a square lattice are determined, and free-electron sphere of radius appropriate to the electron concentration is drawn around each point. Any point in k space that lies within at least one sphere corresponds to an occupied state in the first zone. Points within at least two spheres correspond to occupied states in the second zone, and similarly for points in three or more spheres In Fig.3,.<br />
</span><span style="color: grey; font-size: small;"><img height="253" src="http://phycomp.technion.ac.il/~nika/fs1-1.gif" width="253" /> </span><br />
<span style="color: grey; font-size: small;">Figure 3</span><br />
<span style="color: grey; font-size: small;"></span><br />
<span style="color: grey; font-size: small;">the black square shown is the first Brillouin zone, the blue circle is the surface of constant energy for free electrons, and the shaded area represents occupied electron states. As we can see, the first zone is entirely occupied In Fig.4,.<br />
</span><span style="color: grey; font-size: small;"><img height="253" src="http://phycomp.technion.ac.il/~nika/fs2-1.gif" width="253" /> </span><br />
<span style="color: grey; font-size: small;">Figure 4</span><br />
<span style="color: grey; font-size: small;"></span><br />
<span style="color: grey; font-size: small;">the black square shown is the first Brillouin zone, the blue lines are the Fermi surfaces for free electrons on the second zone, and the shaded area represents occupied electron states In Fig.5,.<br />
</span><span style="color: grey; font-size: small;"><img height="253" src="http://phycomp.technion.ac.il/~nika/fs3-1.gif" width="253" /> </span><br />
<span style="color: grey; font-size: small;">Figure 5</span><br />
<span style="color: grey; font-size: small;"></span><br />
<span style="color: grey; font-size: small;">the black square shown is the first Brillouin zone, the blue lines are the Fermi surfaces for free electrons on the third zone, and the shaded area represents occupied electron states In Fig.6, .<br />
</span><span style="color: grey; font-size: small;"><img height="253" src="http://phycomp.technion.ac.il/~nika/fs4-1.gif" width="253" /> </span><br />
<span style="color: grey; font-size: small;">Figure 6</span><br />
<span style="color: grey; font-size: small;"></span><br />
<span style="color: grey; font-size: small;"></span><br />
<span style="color: grey; font-size: small;">the black square shown is the first Brillouin zone, the blue lines are the Fermi surfaces for free electrons on the fourth zone, and the shaded area represents occupied electron states. <br />
Thus, in Fig.7,</span><br />
<span style="color: grey; font-size: small;"><br />
</span><span style="color: grey; font-size: small;"><img height="85" src="http://phycomp.technion.ac.il/~nika/fs1-3.gif" width="84" /><img height="85" src="http://phycomp.technion.ac.il/~nika/fs2-2.gif" width="84" /><img height="85" src="http://phycomp.technion.ac.il/~nika/fs3-2.gif" width="84" /><img height="85" src="http://phycomp.technion.ac.il/~nika/fs4-2.gif" width="84" /></span><br />
<span style="color: grey; font-size: small;">1 2 3 4</span><br />
<span style="color: grey; font-size: small;">Figure 7</span><br />
<span style="color: grey; font-size: small;"></span><br />
<span style="color: grey; font-size: small;">we show the free electron Fermi surface, as viewed in the reduced zone scheme. The shaded areas represent occupied electron states. Parts of Fermi surface (blue lines) fall in the second, third, and fourth zones. The first zone is entirely occupied In Fig.8, </span><br />
<span style="color: grey; font-size: small;"></span><br />
<span style="color: grey; font-size: small;">.<br />
</span><span style="color: grey; font-size: small;"><img height="253" src="http://phycomp.technion.ac.il/~nika/fs2-3.gif" width="253" /> </span><br />
<span style="color: grey; font-size: small;">Figure 8</span><br />
<span style="color: grey; font-size: small;"></span><br />
<span style="color: grey; font-size: small;">we show the Fermi surface for free electrons in the second zone as drawn in the periodic scheme. The figure can be constructed by repeating the second zone of Fig.7 or directly from Harrison construction In Fig.9,.<br />
</span><span style="color: grey; font-size: small;"><img height="253" src="http://phycomp.technion.ac.il/~nika/fs3-3.gif" width="253" /> </span><br />
<span style="color: grey; font-size: small;">Figure 9</span><br />
<span style="color: grey; font-size: small;"></span><br />
<span style="color: grey; font-size: small;">we show the Fermi surface for free electrons in the third zone as drawn in the periodic scheme. The figure can be constructed by repeating the third zone of Fig.7 or directly from Harrison construction In Fig.10, .<br />
</span><span style="color: grey; font-size: small;"><img height="253" src="http://phycomp.technion.ac.il/~nika/fs4-3.gif" width="253" /> </span><br />
<span style="color: grey; font-size: small;">Figure 10</span><br />
<span style="color: grey; font-size: small;"></span><br />
<span style="color: grey; font-size: small;">we show the Fermi surface for free electrons in the fourth zone as drawn in the periodic scheme. The figure can be constructed by repeating the fourth zone of Fig.7 or directly from the Harrison construction.</span><br />
<br />
<br />
<hr />¿Te gustaría tener Hotmail en tu móvil Movistar? <a href="http://serviciosmoviles.es.msn.com/hotmail/movistar-particulares.aspx" target="_new"> ¡Es gratis!</a>Tecnología en Telecomunicaciones - conocimientos.com.vehttp://www.blogger.com/profile/13517798918797491823noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-1627095826387552932.post-64340696108568978522010-03-21T19:08:00.002-04:302010-03-24T10:58:19.425-04:30EFECTO HALL<div align="center"><span style="color: #4f81bd; font-size: large;"><u><strong>Efecto Hall</strong></u></span></div><div align="center"><br />
</div><span style="color: grey; font-size: medium;"> <span style="color: grey; font-size: small;">El efecto Hall consiste en la aparición de un </span><a href="http://www.blogger.com/wiki/Campo_el%C3%A9ctrico" title="Campo eléctrico"><span style="color: grey; font-size: small;">campo eléctrico</span></a><span style="color: grey; font-size: small;"> en un conductor cuando es atravesado por un </span><a href="http://www.blogger.com/wiki/Campo_magn%C3%A9tico" title="Campo magnético"><span style="color: grey; font-size: small;">campo magnético</span></a><span style="color: grey; font-size: small;">. A este campo eléctrico se le llama campo Hall. Llamado efecto Hall en honor a su descubridor </span><a class="new" href="http://www.blogger.com/w/index.php?title=Edwin_Duntey_Hall&action=edit&redlink=1" title="Edwin Duntey Hall (aún no redactado)"><span style="color: grey; font-size: small;">Edwin Duntey Hall</span></a><span style="color: grey; font-size: small;">.</span><br />
<span style="color: grey; font-size: small;">En épocas contemporáneas (1985) el físico alemán </span><a href="http://www.blogger.com/wiki/Klaus_von_Klitzing" title="Klaus von Klitzing"><span style="color: grey; font-size: small;">Klaus von Klitzing</span></a><span style="color: grey; font-size: small;"> y colaboradores descubrieron el hoy conocido como </span><a class="mw-redirect" href="http://www.blogger.com/wiki/Efecto_Hall_cu%C3%A1ntico" title="Efecto Hall cuántico"><span style="color: grey; font-size: small;">efecto Hall cuántico</span></a><span style="color: grey; font-size: small;"> le valió el premio Nóbel de física en 1985. En 1998, se otorgó un nuevo premio Nóbel de Física a los profesores Laughlin, Strömer y Tsui por el descubrimiento de un nuevo fluido cuántico con excitaciones de carga fraccionarias. Este nuevo efecto ha traído grandes problemas a los físicos teóricos y hoy en día, constituye uno de los campos de investigación de mayor interés y actualidad en toda la física del estado sólido.</span><br />
<span style="color: grey; font-size: small;"></span><br />
<span style="font-size: small;"><span style="color: grey;"><span class="mw-headline" id="Explicaci.C3.B3n_cualitativa_del_efecto_Hall_cl.C3.A1sico">Explicación cualitativa del efecto Hall clásico</span> </span></span><br />
<span style="color: grey; font-size: small;">Cuando por un material conductor o semiconductor, circula una corriente eléctrica, y estando este mismo material en el seno de un campo magnético, se comprueba que aparece una fuerza magnética en los portadores de carga que los reagrupa dentro del material, esto es, los portadores de carga se desvían y agrupan a un lado del material conductor o semiconductor, apareciendo así un campo eléctrico perpendicular al campo magnético y al propio campo eléctrico generado por la batería (<span class="texhtml"><span style="font-family: Batang;"><i>F</i><sub><i>m</i></sub></span></span>). Este campo eléctrico es el denominado campo Hall (<span class="texhtml"><span style="font-family: Batang;"><i>E</i><sub><i>H</i></sub></span></span>), y ligado a él aparece la tensión Hall, que se puede medir mediante el voltímetro de la figura.</span><br />
<span style="color: grey; font-size: small;">En el caso de la figura, tenemos una barra de un material desconocido y queremos saber cuales son sus portadores de carga. Para ello, mediante una batería hacemos circular por la barra una corriente eléctrica. Una vez hecho esto, introducimos la barra en el seno de un campo magnético uniforme y perpendicular a la tableta.</span><br />
<span style="color: grey; font-size: small;">Aparecerá entonces una fuerza magnética sobre los portadores de carga, que tenderá a agruparlos a un lado de la barra, apareciendo de este modo una tensión Hall y un campo eléctrico Hall entre ambos lados de la barra. Dependiendo de si la lectura del voltímetro es positiva o negativa, y conociendo el sentido del campo magnético y del campo eléctrico originado por la batería, podemos deducir si los portadores de carga de la barra de material desconocido son las cargas positivas o las negativas.</span><br />
<span style="color: grey; font-size: small;">En la figura de al lado vemos como el material tiene dos zonas: la de la izquierda y la de la derecha. En una zona, los portadores son huecos y en la otra electrones.</span><br />
</span><br />
<span style="color: grey; font-size: medium;"><h2><span style="font-size: small;"><span style="color: grey;"><span class="mw-headline" id="Explicaci.C3.B3n_cuantitativa_del_efecto_Hall_cl.C3.A1sico">Explicación cuantitativa del efecto Hall clásico</span> </span></span></h2><span style="color: grey; font-size: small;">Sea el material por el que circula la corriente con una velocidad v al que se le aplica un campo magnético B. Al aparecer una fuerza magnética <span class="texhtml"><span style="font-family: Batang;"><i>F</i><sub><i>m</i></sub></span></span>, los portadores de carga se agrupan en una región del material, ocasionando la aparición de una tensión <span class="texhtml"><span style="font-family: Batang;"><i>V</i><sub><i>H</i></sub></span></span> y por lo tanto de un campo eléctrico E en la misma dirección. Este campo ocasiona a su vez la aparición de una fuerza eléctrica <span class="texhtml"><span style="font-family: Batang;"><i>F</i><sub><i>e</i></sub></span></span> con la misma dirección pero sentido opuesto a <span class="texhtml"><span style="font-family: Batang;"><i>F</i><sub><i>m</i></sub></span></span>. Cuando estas dos fuerzas llegan a un estado de equilibrio se tiene la siguiente situación:</span><br />
<span style="color: grey; font-size: small;"><img alt="
F_e = F_m \Rightarrow q \cdot E = q \cdot v \cdot B \Rightarrow E = v \cdot B \Rightarrow V_H / d = v \cdot B \Rightarrow V_H = v \cdot B \cdot d" class="tex" src="http://upload.wikimedia.org/math/4/6/0/460fa64e26d3b9f8a44e8d64db52efc0.png" /></span><br />
<br />
<h2><span style="font-size: small;"><span style="color: grey;"><span class="mw-headline" id="La_f.C3.ADsica_cl.C3.A1sica_del_efecto_Hall">La física clásica del efecto Hall</span> </span></span></h2><span style="color: grey; font-size: small;">Sabemos que un </span><a href="http://www.blogger.com/wiki/Campo_magn%C3%A9tico" title="Campo magnético"><span style="color: grey; font-size: small;">campo magnético</span></a><span style="color: grey; font-size: small;"> actúa sobre las cargas en movimiento (</span><a href="http://www.blogger.com/wiki/Fuerza_de_Lorentz" title="Fuerza de Lorentz"><span style="color: grey; font-size: small;">Fuerza de Lorentz</span></a><span style="color: grey; font-size: small;">).</span><br />
<span style="color: grey; font-size: small;">Una corriente I que atraviesa un material consiste en cargas (</span><a href="http://www.blogger.com/wiki/Electr%C3%B3n" title="Electrón"><span style="color: grey; font-size: small;">electrones</span></a><span style="color: grey; font-size: small;">) que se desplazan (en sentido contrario a la corriente) con una velocidad que denominaremos v.<br />
Si sumergimos esa corriente de electrones en un campo magnético B, cada uno de los electrones que forman la corriente estará sometidos a la fuerza de Lorenz F<sub>m</sub> = <i>-e</i>.v^B.<br />
(como en el dibujo se cambió el sentido de v, ya que se está considerando un electrón, no debería considerarse el signo negativo de la carga) Donde <i>-e</i> corresponde a la carga de un electrón, v el vector velocidad del electrón y B el vector campo magnético aplicado.</span><br />
<span style="color: grey; font-size: small;"></span><br />
<span style="color: grey; font-size: small;"></span><br />
<br />
<div class="center"><div class="floatnone"><a class="image" href="http://www.blogger.com/wiki/Archivo:Effet_Hall_-_explications.jpg"><span style="color: grey; font-size: small;"><img alt="Effet Hall - explications.jpg" height="195" src="http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/3e/Effet_Hall_-_explications.jpg" style="height: 178px; width: 432px;" width="480" /></span></a></div></div><span style="color: grey; font-size: small;"></span><br />
<span style="color: grey; font-size: small;"></span><br />
<span style="color: grey; font-size: small;">La dirección de la fuerza será perpendicular al plano formado por v y B (ya que es resultado del </span><a href="http://www.blogger.com/wiki/Producto_vectorial" title="Producto vectorial"><span style="color: grey; font-size: small;">producto vectorial</span></a><span style="color: grey; font-size: small;"> de ambos) y provocará un desplazamiento de electrones en esa dirección.<br />
Como consecuencia tendremos una concentración de cargas negativas sobre uno de los lados del material y un déficit de cargas negativas en el lado opuesto. Esta distribución de cargas genera una diferencia de potencial entre ambos lados, la tensión de Hall <i>V<sub>H</sub></i>, y un </span><a href="http://www.blogger.com/wiki/Campo_el%C3%A9ctrico" title="Campo eléctrico"><span style="color: grey; font-size: small;">campo eléctrico</span></a><span style="color: grey; font-size: small;"> E<sub>H</sub>.<br />
</span><br />
<span style="color: grey; font-size: small;"></span><br />
<span style="color: grey; font-size: small;">Este campo eléctrico que genera a su vez una fuerza eléctrica sobre los electrones dada por la </span><a href="http://www.blogger.com/wiki/Ley_de_Coulomb" title="Ley de Coulomb"><span style="color: grey; font-size: small;">Ley de Coulomb</span></a><span style="color: grey; font-size: small;">, F<sub>e</sub> = -<i>e</i> . E<sub>H</sub>, que actúa en la misma dirección que la fuerza de Lorenz pero en sentido contrario a esta. El equilibrio se alcanzará cuando la suma de las dos fuerzas sea nula, de lo cual deducimos que en el equilibrio el valor del campo Hall es: E<sub>H</sub> = -v^B.</span><br />
<span style="color: grey; font-size: small;"></span><br />
<span style="color: grey; font-size: small;">En octubre de 1879, el físico Edward Hall descubrió el efecto que lleva su nombre.<br />
Hall encontró que que si se aplica un campo magnético elevado a una fina lámina de </span><a href="http://www.sabelotodo.org/elementosquimicos/oro.html" target="_new"><span style="color: grey; font-size: small;">oro</span></a><span style="color: grey; font-size: small;"> por la que circula corriente, se produce un voltaje en la lámina transversalmente a como fluye la corriente, este voltaje se llama voltaje Hall. El esquema que sigue sirve para ilustrar el efecto.<br />
</span> <br />
<table border="0" cellpadding="2" cellspacing="2" style="text-align: left; width: 100%;"><tbody>
<tr> <td style="vertical-align: top;"><span style="color: grey;"></span><br />
<span style="color: grey;">El voltaje producido es proporcional a la relación entre el valor del campo magnético y la magnitud de la corriente. <br />
Observe como se produce el voltaje Hall, la diferencia de potencial se genera entre las caras transversales a las que está conectada la corriente de la batería.<br />
La </span><a href="http://www.sabelotodo.org/electrotecnia/resistenciaelectrica.html" target="_new"><span style="color: grey;">resistencia</span></a><span style="color: grey;"> R₁ sirve para limitar la corriente en el circuito a un valor seguro.<br />
El efecto Hall ocurre en conductores y semiconductores, en los conductores el voltaje generado es demasiado pequeño para tener aplicaciones prácticas, pero en algunos semiconductores el valor de este voltaje es mucho mas grande y puede ser utilizado para tal fin.<br />
Uno de los semicondutores con mayor efecto Hall es el arseniato de </span><a href="http://www.sabelotodo.org/elementosquimicos/galio.html" target="_new"><span style="color: grey;">galio</span></a><span style="color: grey;"> pero debido a la dificultades tegnológicas que tiene su uso la mayor parte de los generadores Hall se construyen de </span><a href="http://www.sabelotodo.org/elementosquimicos/silicio.html" target="_new"><span style="color: grey;">silicio</span></a><span style="color: grey;"> mas fácil y mas resistente.<br />
</span><br />
<span style="color: grey;"></span><br />
<span style="color: grey;"></span><br />
<span style="color: grey;"></span><br />
<span style="color: grey;"></span><br />
<span style="color: grey;"><img alt="esquema" src="http://www.sabelotodo.org/electrotecnia/imagenes/efectohall.png" style="height: 266px; width: 300px;" /></span><br />
<span style="color: grey;"></span><br />
<span style="color: grey;">Agustin Egui</span><br />
<span style="color: grey;">EES</span><br />
<br />
</td> <td style="vertical-align: top;"></td></tr>
</tbody></table></span> <br />
<hr />Actualízate gratis al nuevo Internet Explorer 8 y <a href="http://www.microsoft.com/spain/windows/internet-explorer/default.aspx" target="_new">navega más seguro</a>Tecnología en Telecomunicaciones - conocimientos.com.vehttp://www.blogger.com/profile/13517798918797491823noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-1627095826387552932.post-54830127581532371882010-03-21T18:47:00.002-04:302010-03-24T10:58:01.179-04:30TRANSISTORES<div align="center"><span style="color: #4f81bd; font-size: large;"><strong><u>TRANSISTORES</u></strong></span></div><div align="center"><br />
</div><span style="color: grey; font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: small;">Los transistores son unos elementos que han facilitado, en gran medida, el diseño de circuitos electrónicos de reducido tamaño, gran versatilidad y facilidad de control.</span><br />
<span style="color: grey; font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: small;">Vienen a sustituir a las antiguas válvulas termoiónicas de hace unas décadas. Gracias a ellos fue posible la construcción de receptores de radio <b>portátiles</b> llamados comúnmente "transistores", televisores que se encendían en un par de segundos, televisores en color... Antes de aparecer los transistores, los aparatos a válvulas tenían que trabajar con tensiones bastante altas, tardaban más de 30 segundos en empezar a funcionar, y en ningún caso podían funcionar a pilas, debido al gran consumo que tenían.</span><br />
<br />
<br />
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><img height="286" src="http://www.planetaelectronico.com/cursillo/tema2/images/abre_trans.jpg" style="height: 253px; width: 297px;" width="360" /></span><br />
<br />
<span style="color: grey; font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: small;">Los transistores tienen multitud de aplicaciones, entre las que se encuentran:</span><br />
<blockquote><ul><li><span style="font-size: small;"><span style="color: grey;"><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Amplificación de todo tipo (radio, televisión, instrumentación)</span> </span></span><br />
</li>
<li><span style="font-size: small;"><span style="color: grey;"><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Generación de señal (osciladores, generadores de ondas, emisión de radiofrecuencia)</span> </span></span><br />
</li>
<li><span style="font-size: small;"><span style="color: grey;"><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Conmutación, actuando de interruptores (control de relés, fuentes de alimentación conmutadas, control de lámparas, modulación por anchura de impulsos PWM)</span> </span></span><br />
</li>
<li><span style="font-size: small;"><span style="color: grey;"><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Detección de radiación luminosa (fototransistores)</span> </span></span></li>
</ul></blockquote><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><span style="font-size: small;"><span style="color: grey;">Los transistores de unión (uno de los tipos más básicos) tienen 3 terminales llamados <b>Base, Colector y Emisor</b></span></span></span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><img height="152" src="http://www.planetaelectronico.com/cursillo/tema2/images/tr5.gif" width="490" /></span> <span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"></span> <span style="color: grey; font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Por otro lado, los Transistores de Efecto de Campo (FET) tienen también 3 terminales, que son <b>Puerta (Gate), Drenador (Drain) y Sumidero (Sink)</b>, que igualmentedependiendo del encapsulado que tenga el transistor pueden estar distribuidos de varias formas.</span> <a href="" name="tipos"></a><b class="titulo2"><span style="color: #4f81bd; font-size: medium;">Tipos de transistores. Simbología</span></b> <strong></strong> <span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Existen varios tipos que dependen de su proceso de construcción y de las apliaciones a las que se destinan. Aquí abajo mostramos una tabla con los tipos de uso más frecuente y su simbología:</span> <br />
<div align="center"><table bgcolor="#d7e0ff" border="1" cellpadding="4" cellspacing="0"><tbody>
<tr> <td align="middle"><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><img height="56" src="http://www.planetaelectronico.com/cursillo/tema2/images/tr1.gif" style="height: 51px; width: 133px;" width="149" /></span></td> <td bgcolor="#666666"><span style="color: white; font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Transistor Bipolar de Unión (BJT)</span></td></tr>
<tr> <td align="middle"><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><img height="56" src="http://www.planetaelectronico.com/cursillo/tema2/images/tr2.gif" style="height: 50px; width: 167px;" width="191" /></span></td> <td bgcolor="#666666"><span style="color: white; font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Transistor de Efecto de Campo, de Unión (JFET)</span></td></tr>
<tr> <td align="middle"><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><img height="50" src="http://www.planetaelectronico.com/cursillo/tema2/images/tr3.gif" style="height: 39px; width: 207px;" width="235" /></span></td> <td bgcolor="#666666"><span style="color: white; font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Transistor de Efecto de Campo, de Metal-Óxido</span></td></tr>
<tr> <td align="middle"><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><img height="54" src="http://www.planetaelectronico.com/cursillo/tema2/images/tr4.gif" style="height: 50px; width: 97px;" width="111" /></span></td> <td bgcolor="#666666"><span style="color: white; font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Fototransistor</span></td></tr>
</tbody></table></div><div align="center"></div><div align="center"> <span style="font-size: 16pt;"><span style="color: #4f81bd;"><strong><u><span style="font-size: medium;"><span class="mw-headline" id="Tipos_de_transistor">Tipos de transistor</span> </span></u></strong></span></span></div><h3 align="left"><span style="color: #4f81bd;"><span class="mw-headline" id="Transistor_de_punta_de_contacto">Transistor de punta de contacto</span> </span></h3><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">Fue el primer transistor que obtuvo ganancia, inventado en 1947 por J. Bardeen y W. Brattain. Consta de una base de germanio sobre la que se apoyan, muy juntas, dos puntas metálicas que constituyen el emisor y el colector. La corriente de base es capaz de modular la resistencia que se "ve" en el colector, de ahí el nombre de "transfer resistor". Se basa en efectos de superficie, poco conocidos en su día. Es difícil de fabricar (las puntas se ajustaban a mano), frágil (un golpe podía desplazar las puntas) y ruidoso. Sin embargo convivió con el transistor de unión (W. Shockley, 1948) debido a su mayor ancho de banda. En la actualidad ha desaparecido.</span></div><h3 align="left"><span class="mw-headline" id="Transistor_de_uni.C3.B3n_bipolar"><span style="color: #4f81bd;">Transistor de unión bipolar</span></span></h3><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">El </span><a href="http://www.blogger.com/wiki/Transistor_de_uni%C3%B3n_bipolar" title="Transistor de unión bipolar"><span style="color: grey; font-size: small;">transistor de unión bipolar</span></a><span style="color: grey; font-size: small;">, o BJT por sus siglas en inglés, se fabrica básicamente sobre un monocristal de Germanio, Silicio o Arseniuro de Galio, que tienen cualidades de semiconductores, estado intermedio entre conductores como los metales y los aislantes como el diamante. Sobre el sustrato de cristal, se contaminan en forma muy controlada tres zonas, dos de las cuales son del mismo tipo, NPN o PNP, quedando formadas dos uniones NP.</span></div><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">La zona N con elementos donantes de electrones (cargas negativas) y la zona P de aceptadores o "huecos" (cargas positivas). Normalmente se utilizan como elementos aceptadores P al Indio (In), Aluminio (Al) o Galio (Ga) y donantes N al Arsénico (As) o Fósforo (P).</span></div><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">La configuración de </span><a href="http://www.blogger.com/wiki/Uni%C3%B3n_PN" title="Unión PN"><span style="color: grey; font-size: small;">uniones PN</span></a><span style="color: grey; font-size: small;">, dan como resultado transistores PNP o NPN, donde la letra intermedia siempre corresponde a la característica de la base, y las otras dos al emisor y al colector que, si bien son del mismo tipo y de signo contrario a la base, tienen diferente contaminación entre ellas (por lo general, el emisor esta mucho más contaminado que el colector).</span></div><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">El mecanismo que representa el comportamiento semiconductor dependerá de dichas contaminaciones, de la geometría asociada y del tipo de tecnología de contaminación (difusión gaseosa, epitaxial, etc.) y del comportamiento cuántico de la unión.</span></div><h3 align="left"><span style="color: #4f81bd;"><span class="mw-headline" id="Transistor_de_uni.C3.B3n_unipolar">Transistor de unión unipolar</span> </span></h3><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">También llamado de efecto de campo de unión (JFET), fue el primer transistor de efecto de campo en la práctica. Lo forma una barra de material semiconductor de silicio de tipo N o P. En los terminales de la barra se establece un contacto óhmico, tenemos así un transistor de efecto de campo tipo N de la forma más básica. Si se difunden dos regiones P en una barra de material N y se conectan externamente entre sí, se producirá una puerta. A uno de estos contactos le llamaremos surtidor y al otro drenador. Aplicando tensión positiva entre el drenador y el surtidor y conectando a puerta al surtidor, estableceremos una corriente, a la que llamaremos corriente de drenador con polarización cero. Con un potencial negativo de puerta al que llamamos tensión de estrangulamiento, cesa la conducción en el canal.</span></div><h3 align="left"><span style="color: #4f81bd;"><span class="mw-headline" id="Transistor_de_efecto_de_campo">Transistor de efecto de campo</span> </span></h3><div align="left"><span style="color: grey; font-size: small;">El </span><a class="mw-redirect" href="http://www.blogger.com/wiki/Transistor_de_efecto_de_campo" title="Transistor de efecto de campo"><span style="color: grey; font-size: small;">transistor de efecto de campo</span></a><span style="color: grey; font-size: small;">, o FET por sus siglas en inglés, que controla la corriente en función de una tensión; tienen alta </span><a href="http://www.blogger.com/wiki/Impedancia" title="Impedancia"><span style="color: grey; font-size: small;">impedancia</span></a><span style="color: grey; font-size: small;"> de entrada.</span></div><div align="left"><ul><li><span style="color: grey; font-size: small;">Transistor de efecto de campo de unión, </span><a href="http://www.blogger.com/wiki/JFET" title="JFET"><span style="color: grey; font-size: small;">JFET</span></a><span style="color: grey; font-size: small;">, construido mediante una unión PN. </span><br />
</li>
<li><span style="color: grey; font-size: small;">Transistor de efecto de campo de compuerta aislada, IGFET, en el que la compuerta se aísla del canal mediante un </span><a href="http://www.blogger.com/wiki/Diel%C3%A9ctrico" title="Dieléctrico"><span style="color: grey; font-size: small;">dieléctrico</span></a><span style="color: grey; font-size: small;">. </span><br />
</li>
<li><span style="color: grey; font-size: small;">Transistor de efecto de campo MOS, </span><a href="http://www.blogger.com/wiki/MOSFET" title="MOSFET"><span style="color: grey; font-size: small;">MOSFET</span></a><span style="color: grey; font-size: small;">, donde <i>MOS</i> significa Metal-Óxido-Semiconductor, en este caso la compuerta es metálica y está separada del canal semiconductor por una capa de óxido. </span></li>
</ul></div><h3><span style="color: #4f81bd;"><span class="mw-headline" id="Fototransistor">Fototransistor</span> </span></h3><span style="color: grey; font-size: small;">Los fototransistores son sensibles a la </span><a href="http://www.blogger.com/wiki/Radiaci%C3%B3n_electromagn%C3%A9tica" title="Radiación electromagnética"><span style="color: grey; font-size: small;">radiación electromagnética</span></a><span style="color: grey; font-size: small;"> en frecuencias cercanas a la de la </span><a href="http://www.blogger.com/wiki/Luz" title="Luz"><span style="color: grey; font-size: small;">luz</span></a><span style="color: grey; font-size: small;"> visible; debido a esto su flujo de corriente puede ser regulado por medio de la luz incidente.</span> <br />
<h2><span style="font-size: medium;"><span style="color: #4f81bd;"><span class="mw-headline" id="Transistores_y_electr.C3.B3nica_de_potencia">Transistores y electrónica de potencia</span> </span></span></h2><span style="color: grey; font-size: small;">Con el desarrollo tecnológico y evolución de la electrónica, la capacidad de los dispositivos semiconductores para soportar cada vez mayores niveles de tensión y corriente ha permitido su uso en aplicaciones de potencia. Es así como actualmente los transistores son empleados en conversores estáticos de potencia, controles para motores y llaves de alta potencia (principalmente inversores), aunque su principal uso está basado en la amplificación de corriente dentro de un circuito cerrado.</span> <br />
<h2><span class="mw-headline" id="El_transistor_como_amplificador"><span style="color: #4f81bd; font-size: medium;">El transistor como amplificador</span></span></h2><span style="color: grey; font-size: small;">El comportamiento del transistor se puede ver como dos diodos (</span><a href="http://www.blogger.com/wiki/Transistor_de_uni%C3%B3n_bipolar" title="Transistor de unión bipolar"><span style="color: grey; font-size: small;">Modelo de Ebers-Moll</span></a><span style="color: grey; font-size: small;">), uno entre base y emisor, polarizado en directo y otro diodo entre base y colector, polarizado en inverso. Esto quiere decir que entre base y emisor tendremos una tensión igual a la tensión directa de un diodo, es decir 0,6 a 0,8 V para un transistor de silicio y unos 0,4 para el germanio.</span> <span style="color: grey; font-size: small;">Pero la gracia del dispositivo es que en el colector tendremos una corriente proporcional a la corriente de base: I<sub>C</sub> = β I<sub>B</sub>, es decir, ganancia de corriente cuando β>1. Para transistores normales de señal, β varía entre 100 y 300.</span> <span style="color: grey; font-size: small;">Entonces, existen tres configuraciones para el amplificador:</span> <br />
<h3><span style="color: #4f81bd;"><span class="mw-headline" id="Emisor_com.C3.BAn">Emisor común</span> </span></h3><div class="thumb tright"><div class="thumbinner" style="width: 102px;"><a class="image" href="http://www.blogger.com/wiki/Archivo:NPN_common_emitter.svg"><span style="color: grey; font-size: small;"><img alt="" class="thumbimage" height="141" src="http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a0/NPN_common_emitter.svg/100px-NPN_common_emitter.svg.png" width="100" /></span></a><span style="color: grey; font-size: small;"> </span> <br />
<div class="thumbcaption"><div class="magnify"><a class="internal" href="http://www.blogger.com/wiki/Archivo:NPN_common_emitter.svg" title="Aumentar"><span style="color: grey; font-size: small;"><img alt="" height="11" src="http://bits.wikimedia.org/skins-1.5/common/images/magnify-clip.png" width="15" /></span></a></div><span style="color: grey; font-size: small;">Emisor común</span></div></div></div><span style="font-size: small;"><span style="color: grey;">La señal se aplica a la base del transistor y se extrae por el colector. El emisor se conecta a las masas tanto de la señal de entrada como a la de salida. En esta configuración se tiene ganancia tanto de tensión como de corriente y alta impedancia de entrada. En caso de tener resistencia de emisor, R<sub>E</sub> > 50 Ω, y para frecuencias bajas, la ganacia en tensión se aproxima bastante bien por la siguiente expresión: <img alt="G_V = -\frac {R_C}{R_E}" class="tex" src="http://upload.wikimedia.org/math/3/5/9/359355d42b5dced2afaa6e32deb45f67.png" /> ; y la impedancia de salida, por R<sub>C</sub></span></span> <span style="font-size: small;"><span style="color: grey;">Como la base está conectada al emisor por un diodo en directo, entre ellos podemos suponer una tensión constante, V<sub>g</sub>. También supondremos que β es constante. Entonces tenemos que la tensión de emisor es: <span class="texhtml"><span style="font-family: Batang;"><i>V</i><sub><i>E</i></sub> = <i>V</i><sub><i>B</i></sub> − <i>V</i><sub><i>g</i></sub></span></span></span></span> <span style="color: grey; font-size: small;">Y la corriente de emisor: <img alt="I_E = \frac {V_E}{R_E} = \frac {V_B - V_g}{R_E}" class="tex" src="http://upload.wikimedia.org/math/2/2/6/226274541417e5791bbdf1369065de97.png" />.</span> <span style="color: grey; font-size: small;">La corriente de emisor es igual a la de colector más la de base: <img alt="I_E = I_C + I_B = I_B (\beta + 1) = I_C (1 + \frac {1}{\beta})" class="tex" src="http://upload.wikimedia.org/math/5/5/5/555506e6c7a869d0a3457924022fbfbd.png" /></span> <span style="color: grey; font-size: small;">La tensión de salida, que es la de colector se calcula como: <img alt="V_C = Vcc - I_C R_C = Vcc - R_C \frac {I_E}{1 + \frac {1}{\beta}}" class="tex" src="http://upload.wikimedia.org/math/4/1/9/419f003d8ea2641e5b4270aeefe5b926.png" /></span> <span style="color: grey; font-size: small;">Como β >> 1, se puede aproximar: <img alt="1 + \frac {1}{\beta} = 1" class="tex" src="http://upload.wikimedia.org/math/6/a/3/6a3ada4154493f82cc0796deb927162f.png" /> y, entonces, <img alt="V_C = Vcc - R_C I_E = Vcc - R_C \frac {V_B - V_g}{R_E}" class="tex" src="http://upload.wikimedia.org/math/0/4/e/04e62f96436d3c2ac85a0aec36f97998.png" /></span> <span style="color: grey; font-size: small;">Que podemos escribir como <img alt="V_C = (Vcc + R_C \frac {V_g}{R_E})- R_C \frac {V_B}{R_E}" class="tex" src="http://upload.wikimedia.org/math/2/3/d/23dbce3804525c960e1681fb2ef06dab.png" /></span> <span style="color: grey; font-size: small;">Vemos que la parte <img alt="(Vcc + R_C \frac {V_g}{R_E})" class="tex" src="http://upload.wikimedia.org/math/6/9/1/69151c03455aa90f5a229c30b9a796d1.png" /> es constante (no depende de la señal de entrada), y la parte <img alt="- V_B \frac {R_C}{R_E}" class="tex" src="http://upload.wikimedia.org/math/9/0/6/90620f62009e9645bb82459e4f345948.png" /> nos da la señal de salida</span> <span style="color: grey; font-size: small;">indica que la señal de salida está desfasada 180º respecto a la de entrada.</span> <span style="color: grey; font-size: small;">Finalmente, la ganancia queda: <img alt="G_V =\frac {V_C}{V_B} =- \frac {R_C}{R_E}" class="tex" src="http://upload.wikimedia.org/math/1/b/c/1bcc43d134bf2e8fbb99360740b721bd.png" /></span> <span style="color: grey; font-size: small;">La corriente de entrada, <img alt="I_B = \frac {I_E}{1+\beta}" class="tex" src="http://upload.wikimedia.org/math/c/3/b/c3b805404efa6e3eb9de6b16065deb57.png" />, que aproximamos por <img alt="I_B = \frac {I_E}{\beta}=\frac {V_E}{R_E \beta}=\frac {V_B - V_g}{R_E \beta}" class="tex" src="http://upload.wikimedia.org/math/e/5/7/e576cab5e37e46882d783d171fdaf7c4.png" />.</span> <span style="color: grey; font-size: small;">Suponiendo que V<sub>B</sub>>>V<sub>g</sub>, podemos escribir:<img alt="I_B = \frac {V_B}{R_E \beta}" class="tex" src="http://upload.wikimedia.org/math/1/5/3/153824c8fadbdd82fc9b0f5904041436.png" /></span> <span style="color: grey; font-size: small;">y la impedancia de entrada: <img alt="Z_{in} = \frac {V_B}{I_B}=\frac {V_B}{\frac {V_B}{R_E \beta}}=R_E \beta" class="tex" src="http://upload.wikimedia.org/math/a/1/8/a18f6b45db6b17d3f1c2202abd291afc.png" /></span> <span style="color: grey; font-size: small;">Para tener en cuenta la influencia de frecuencia se deben utilizar modelos de transistor más elaborados. Es muy frecuente usar el modelo en pi.</span> <br />
<h3><span style="color: #4f81bd;"><span class="mw-headline" id="Base_com.C3.BAn">Base común</span> </span></h3><div class="thumb tright"><div class="thumbinner" style="width: 102px;"><a class="image" href="http://www.blogger.com/wiki/Archivo:NPN_common_base.svg"><img alt="" class="thumbimage" height="146" src="http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/29/NPN_common_base.svg/100px-NPN_common_base.svg.png" width="100" /></a> <br />
<div class="thumbcaption"><div class="magnify"><a class="internal" href="http://www.blogger.com/wiki/Archivo:NPN_common_base.svg" title="Aumentar"><img alt="" height="11" src="http://bits.wikimedia.org/skins-1.5/common/images/magnify-clip.png" width="15" /></a></div>Base común</div></div></div>La señal se aplica al emisor del transistor y se extrae por el colector. la base se conecta a las masas tanto de la señal de entrada como a la de salida. En esta configuración se tiene ganacia sólo de tensión. La impedancia de entrada es baja y la ganancia de corriente algo menor que uno, debido a que parte de la corriente de emisor sale por la base. Si añadimos una resistencia de emisor, que puede ser la propia impedancia de salida de la fuente de señal, un análisis similar al realizado en el caso de emisor común, nos da la ganancia aproximada siguiente: <img alt="G_V=\frac {R_C}{R_E}" class="tex" src="http://upload.wikimedia.org/math/8/2/d/82d5c89a470877fa7448beaf140b322d.png" />. La base común se suele utilizar para adaptar fuentes de señal de baja impedancia de salida como, por ejemplo, micrófonos dinámicos. <br />
<h3><span style="color: #4f81bd;"><span class="mw-headline" id="Colector_com.C3.BAn">Colector común</span> </span></h3><div class="thumb tright"><div class="thumbinner" style="width: 202px;"><a class="image" href="http://www.blogger.com/wiki/Archivo:Common_collector.png"><img alt="" class="thumbimage" height="209" src="http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/6e/Common_collector.png/200px-Common_collector.png" width="200" /></a> <br />
<div class="thumbcaption"><div class="magnify"><a class="internal" href="http://www.blogger.com/wiki/Archivo:Common_collector.png" title="Aumentar"><img alt="" height="11" src="http://bits.wikimedia.org/skins-1.5/common/images/magnify-clip.png" width="15" /></a></div>Colector común</div></div></div>La señal se aplica a la base del transistor y se extrae por el emisor. El colector se conecta a las masas tanto de la señal de entrada como a la de salida. En esta configuración se tiene ganancia de corriente, pero no de tensión que es ligeramente inferior a la unidad. Esta configuración multiplica la impedancia de salida por 1/β. <br />
<hr />¿Quieres saber qué móvil eres? <a href="http://www.quemovileres.com/" target="_new">¡Descúbrelo aquí!</a>Tecnología en Telecomunicaciones - conocimientos.com.vehttp://www.blogger.com/profile/13517798918797491823noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-1627095826387552932.post-66467631137495641632010-03-21T18:23:00.002-04:302010-03-24T10:57:16.253-04:30SEMICONDUCTORES<div style="text-align: left;"><strong><span style="color: grey; font-size: small;">Un semiconductor es un elemento material cuya conductividad eléctrica puede considerarse situada entre las de un aislante y la de un conductor, considerados en orden creciente</span></strong></div><div align="justify" style="text-indent: 20px;"><br />
</div><div align="justify" style="text-indent: 20px;"><strong><span style="color: grey; font-size: small;">Los semiconductores más conocidos son el siliceo (Si) y el germanio (Ge). Debido a que, como veremos más adelante, el comportamiento del siliceo es más estable que el germanio frente a todas las perturbaciones exteriores que puden variar su respuesta normal, será el primero (Si) el elemento semiconductor más utilizado en la fabricación de los componentes electrónicos de estado solido. A él nos referiremos normalmente, teniendo en cuenta que el proceso del germanio es absolutamente similar.</span></strong></div><div align="justify" style="text-indent: 20px;"><br />
</div><div align="justify" style="text-indent: 20px;"><strong><span style="color: grey; font-size: small;">Como todos los demás, el átomo de silicio tiene tantas cargas positivas en el núcleo, como electrones en las órbitas que le rodean. (En el caso del silicio este número es de 14). El interés del semiconductor se centra en su capacidad de dar lugar a la aparición de una corriente, es decir, que haya un movimiento de electrones. Como es de todos conocido, un electrón se siente más ligado al núcleo cuanto mayor sea su cercanía entre ambos. Por tanto los electrones que tienen menor fuerza de atracción por parte del núcleo y pueden ser liberados de la misma, son los electrones que se encuentran en las órbitas exteriores. Estos electrónes pueden, según lo dicho anteriormente, quedar libres al inyectarles una pequeña energía. En estos recaerá nuestra atención y es así que en vez de utilizar el modelo completo del átomo de silicio (figura 1), utilizaremos la representación simplificada (figura 2) donde se resalta la zona de nuestro interés.</span></strong></div><div align="justify" style="text-indent: 20px;"><br />
</div><div align="justify" style="text-indent: 20px;"><br />
</div><div align="justify" style="text-indent: 20px;"><br />
</div><div align="justify" style="text-indent: 20px;"><strong><span style="color: grey; font-size: small;"><img border="0" height="250" src="http://www.ifent.org/lecciones/semiconductor/figuras.jpg" style="height: 229px; width: 303px;" width="400" /></span></strong></div><div align="justify" style="text-indent: 20px;"><br />
</div><div align="justify" style="text-indent: 20px;"><br />
</div><div sizcache="0" sizset="39"><strong><span style="color: grey; font-size: small;">Como sabemos existen </span></strong><a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos14/propiedadmateriales/propiedadmateriales.shtml" id="autolink"><strong><span style="color: grey; font-size: small;">materiales</span></strong></a><strong><span style="color: grey; font-size: small;"> capaces de conducir la </span></strong><a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos11/coele/coele.shtml" id="autolink"><strong><span style="color: grey; font-size: small;">corriente eléctrica</span></strong></a><strong><span style="color: grey; font-size: small;"> mejor que otros. Generalizando, se dice que los materiales que presentan poca </span></strong><a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos10/restat/restat.shtml" id="autolink"><strong><span style="color: grey; font-size: small;">resistencia</span></strong></a><strong><span style="color: grey; font-size: small;"> al paso de la corriente eléctrica son conductores. Analógicamente, los que ofrecen mucha resistencia al paso de esta, son llamados aislantes. No existe el aislante perfecto y prácticamente tampoco el conductor perfecto.<br />
Existe un tercer </span></strong><a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos14/dinamica-grupos/dinamica-grupos.shtml" id="autolink"><strong><span style="color: grey; font-size: small;">grupo</span></strong></a><strong><span style="color: grey; font-size: small;"> de materiales denominados </span></strong><a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos11/semi/semi.shtml" id="autolink"><strong><span style="color: grey; font-size: small;">semiconductores</span></strong></a><strong><span style="color: grey; font-size: small;"> que, como su nombre lo indica, conducen la corriente bajo ciertas condiciones.<br />
Lo que diferencia a cada grupo es su estructura atómica. Los conductores son, generalmente, </span></strong><a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos10/coma/coma.shtml" id="autolink"><strong><span style="color: grey; font-size: small;">metales</span></strong></a><strong><span style="color: grey; font-size: small;"> esto se debe a que dichos poseen pocos átomos en sus últimas órbitas y, por lo tanto, tienen tendencia a perderlos con facilidad. De esta forma, cuando varios átomos de un metal, se acercan los electrones de su última órbita se desprenden y circulan desordenadamente entre una verdadera </span></strong><a class="autolink" href="http://www.monografias.com/Computacion/Redes/" id="autolink"><strong><span style="color: grey; font-size: small;">red</span></strong></a><strong><span style="color: grey; font-size: small;"> de átomos. Este hecho (</span></strong><a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos14/la-libertad/la-libertad.shtml" id="autolink"><strong><span style="color: grey; font-size: small;">libertad</span></strong></a><strong><span style="color: grey; font-size: small;"> de los electrones) favorece en gran medida el paso de la corriente eléctrica.<br />
Los aislantes, en </span></strong><a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos2/mercambiario/mercambiario.shtml" id="autolink"><strong><span style="color: grey; font-size: small;">cambio</span></strong></a><strong><span style="color: grey; font-size: small;">, están formados por átomos con muchos electrones en sus últimas órbitas (cinco a ocho), por lo que, no tienen tendencia a perderlos fácilmente y a no establecer una corriente de electrones. De ahí su alta resistencia.<br />
También existe otro tercer tipo de materiales, que cambia en mayor o menor medida la característica de los anteriores, los semiconductores. Su característica principal es la de conducir la corriente sólo bajo determinadas circunstancias, y evitar el paso de ella en otras.<br />
Es, precisamente, en este tipo de materiales en los que la </span></strong><a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos5/electro/electro.shtml" id="autolink"><strong><span style="color: grey; font-size: small;">electrónica</span></strong></a><strong><span style="color: grey; font-size: small;"> de </span></strong><a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos12/elorigest/elorigest.shtml" id="autolink"><strong><span style="color: grey; font-size: small;">estado</span></strong></a><strong><span style="color: grey; font-size: small;"> sólida está basada. La estructura atómica de dichos materiales presenta una característica común: está formada por átomos tetravalentes (es decir, con cuatro electrones en su última órbita), por lo que les es fácil ganar cuatro o perder cuatro.</span></strong></div><div sizcache="0" sizset="50"><br />
</div><div sizcache="0" sizset="50"><br />
<strong><span style="color: grey; font-size: small;">Un semiconductor es un componente que no es directamente un conductor de corriente, pero tampoco es un aislante. En un conductor la corriente es debida al </span></strong><a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos15/kinesiologia-biomecanica/kinesiologia-biomecanica.shtml" id="autolink"><strong><span style="color: grey; font-size: small;">movimiento</span></strong></a><strong><span style="color: grey; font-size: small;"> de las cargas negativas (electrones). En los semiconductores se producen corrientes producidas por el movimiento de electrones como de las cargas positivas (huecos). Los semiconductores son aquellos elementos perteneciente al grupo IV de la Tabla Periódica (Silicio, Germanio, etc. Generalmente a estos se le introducen átomos de otros elementos, denominados impurezas, de forma que la corriente se deba primordialmente a los electrones o a los huecos, dependiendo de la impureza introducida. Otra característica que los diferencia se refiere a su resistividad, estando ésta comprendida entre la de los metales y la de los aislantes.<br />
</span></strong></div><div sizcache="0" sizset="50"><strong><span style="color: grey; font-size: small;">Disposición esquemática de los átomos de un semiconductor de silicio puro, No existen electrones ni huecos libres<br />
La disposición esquemática de los átomos para un semiconductor de silicio podemos observarla en la figura de arriba, Las regiones sombreadas representan la carga positiva neta de los núcleos y los puntos negros son los electrones, menos unidos a los mismos.<br />
La </span></strong><a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos12/eleynewt/eleynewt.shtml" id="autolink"><strong><span style="color: grey; font-size: small;">fuerza</span></strong></a><strong><span style="color: grey; font-size: small;"> que mantiene unidos a los átomos entre sí es el resultado del hecho de que los electrones de conducción de cada uno de ellos, son compartidos por los cuatro átomos vecinos.<br />
</span></strong></div><div sizcache="0" sizset="50"><strong><span style="color: grey; font-size: small;">A temperaturas bajas la estructura normal es la que se </span></strong><a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos11/tebas/tebas.shtml" id="autolink"><strong><span style="color: grey; font-size: small;">muestra</span></strong></a><strong><span style="color: grey; font-size: small;"> en la figura de arriba en la cual no se observa ningún electrón ni hueco libre y por tanto el semiconductor se comporta como un aislante.<br />
Estos cuatro electrones se encuentran formando uniones covalentes con otros átomos vecinos para así formal un cristal, que es la forma que se los encuentra en la </span></strong><a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos36/naturaleza/naturaleza.shtml" id="autolink"><strong><span style="color: grey; font-size: small;">naturaleza</span></strong></a><strong><span style="color: grey; font-size: small;">. Si esta estructura se encuentra a una </span></strong><a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos/termodinamica/termodinamica.shtml" id="autolink"><strong><span style="color: grey; font-size: small;">temperatura</span></strong></a><strong><span style="color: grey; font-size: small;"> muy baja o en el cero absoluto, el cristal tendrá tan poca energía que no hará posible la conducción eléctrica. Al aumentar la temperatura (a temperatura </span></strong><a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos15/medio-ambiente-venezuela/medio-ambiente-venezuela.shtml" id="autolink"><strong><span style="color: grey; font-size: small;">ambiente</span></strong></a><strong><span style="color: grey; font-size: small;"> por ejemplo) ciertos electrones adquieren suficiente energía para romper el enlace del que forman parte y "saltar" al siguiente orbital. Esto provoca la formación de un espacio vacío, que por carencia de electrones, posee carga positiva, a este espacio se lo denomina hueco.<br />
</span></strong></div><div sizcache="0" sizset="50"><strong><span style="color: grey; font-size: small;">El aumento de temperatura rompe algunas uniones entre átomos liberándose un cierto número de electrones.<br />
En cambio, a la temperatura ambiente (20-25 grados C.) algunas de las fuertes uniones entre los átomos se rompen debido al calentamiento del semiconductor y como consecuencia de ello algunos de los electrones pasan a ser libres. En la figura siguiente se representa esta situación. La ausencia del electrón que pertenecía a la unión de dos átomos de silicio se representa por un círculo,<br />
La forma en que los huecos contribuyen a la corriente, se detalla seguidamente Cuando un electrón puede vencer la fuerza que le mantiene ligado al núcleo y por tanto abandona su posición, aparece un hueco, y le resulta relativamente fácil al electrón del </span></strong><a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos/atomo/atomo.shtml" id="autolink"><strong><span style="color: grey; font-size: small;">átomo</span></strong></a><strong><span style="color: grey; font-size: small;"> vecino dejar su lugar para llenar este hueco.<br />
Este electrón que deja su sitio para llenar un hueco, deja a su vez otro hueco en su posición inicial, De esta manera el hueco contribuye a la corriente lo mismo que el electrón, con una trayectoria de sentido opuesto a la de éste.</span></strong></div><div sizcache="0" sizset="57"><strong><span style="color: grey; font-size: small;">Niveles De Energía<br />
</span></strong></div><div sizcache="0" sizset="57"><strong><span style="color: grey; font-size: small;">Un cristal está formado por un conjunto de átomos muy próximos entre sí dispuestos espacialmente de forma ordenada de acuerdo con un determinado patrón geométrico. La gran proximidad entre los átomos del cristal hace que los electrones de su última capa sufran la </span></strong><a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos901/interaccion-comunicacion-exploracion-teorica-conceptual/interaccion-comunicacion-exploracion-teorica-conceptual.shtml" id="autolink"><strong><span style="color: grey; font-size: small;">interacción</span></strong></a><strong><span style="color: grey; font-size: small;"> de los átomos vecinos.<br />
El nivel energético de cada uno de estos electrones puede estar situado en la "banda de valencia" o en la "banda de<br />
conducción" del cristal. Un electrón que ocupe un nivel dentro de la banda de valencia está ligado a un átomo del cristal y no puede moverse libremente por él mientras que si el nivel ocupado pertenece a la banda de conducción, el electrón puede moverse libremente por todo el cristal, pudiendo</span></strong></div><strong><span style="color: grey; font-size: small;">Formar parte de una corriente eléctrica.<br />
Entre la banda de valencia y la de conducción existe una "banda prohibida", cuyos niveles no pueden ser ocupados por ningún electrón del cristal. Según la magnitud de esta banda, los cristales pueden clasificarse en aislantes, conductores y semiconductores</span></strong><br />
<br />
<strong><span style="color: grey; font-size: small;">La magnitud de la banda prohibida es pequeña ( 1 eV ), de forma que a bajas temperaturas son aislantes, pero conforme aumenta la temperatura algunos electrones van alcanzando niveles de energía dentro de la banda de conducción, aumentando la conductividad. Otra forma de aumentar la conductividad es añadiendo impurezas que habiliten niveles de energía dentro de la banda prohibida.<br />
El germanio y el silicio son semiconductores.</span></strong><br />
<div sizcache="0" sizset="58"><strong><span style="color: grey; font-size: small;">Aceptadores Y Donadores<br />
Se denomina semiconductor puro aquél en que los átomos que lo constituyen son todos del mismo tipo (por ejemplo de germanio), es decir no tiene ninguna </span></strong><a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos901/debate-multicultural-etnia-clase-nacion/debate-multicultural-etnia-clase-nacion.shtml" id="autolink"><strong><span style="color: grey; font-size: small;">clase</span></strong></a><strong><span style="color: grey; font-size: small;"> de impureza.<br />
Si a un semiconductor puro como el silicio o el germanio, se le añade una pequeña cantidad de átomos distintos (por ejemplo arsénico, fósforo, etc). Se transforma en un semiconductor impuro.<br />
A las impurezas se las clasifica en donadoras y aceptadoras.<br />
Si a la estructura del semiconductor de silicio se le añade alguna impureza, como puede ser el arsénico (As), que tiene cinco electrones externos ligados al núcleo con carga positiva +5, se obtiene la forma que se muestra en la figura.<br />
Ahora, bien para aumentar la conducción de cualquier semiconductor se recurre a un </span></strong><a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos14/administ-procesos/administ-procesos.shtml#PROCE" id="autolink"><strong><span style="color: grey; font-size: small;">proceso</span></strong></a><strong><span style="color: grey; font-size: small;"> denominado "dopado" o "envenenamiento". El objeto del mencionado proceso es el del aumentar la cantidad de portadores libres en el cristal provocando un aumento en la conductividad del mismo (recordar que la corriente es el flujo de portadores)<br />
El dopado del cristal es realizado con átomos trivalentes (con tres electrones en su última órbita) o pentavalentes (con cinco). Esta elección no es resultado de un proceso azaroso sino que uno u otro tipo de átomo aumentará a su vez la presencia de uno u otro tipo de portador. ¿Cómo es esto?: el silicio, como ya se ha dicho, tiene cuatro electrones en su última órbita que se combinan a su vez con otros átomos para formar un cristal. Al introducir un átomo penta o trivalente en dicho cristal, se provocará un aumento o un defecto de electrones que hará aumentar la cantidad portadores.<br />
Si se introduce un átomo pentavalente (P, Sb, As) en un cristal puro, cuatro de sus electrones se unirán a cuatro electrones de los átomos de silicio vecinos, pero el quinto queda libre, sin formar parte de ninguna unión, por lo que está débilmente ligado al átomo: Este electrón libre, requerirá muy poca energía para "saltar" a la banda de conducción. La energía térmica del ambiente basta para provocar este salto. De esta forma al agregar átomos pentavalentes agregamos electrones en la banda de conducción, es decir, agregamos portadores.<br />
Cabe mencionar que los mencionados átomos pentavalentes se ubican en un nivel de energía mucho más cercano a la banda de conducción que la banda de valencia, denominado "nivel donador" este nivel se ubica a una distancia, energéticamente hablando, de 0,05 electron-volt, mientras que la distancia entre las bandas de un semiconductor es de 0,7 eV.<br />
De la misma forma, podemos dopar al cristal con átomos trivalentes (como el boro, el Alumnio, el Galio, etc), esto provocará un exceso de electrones en el cristal, ya tres de los cuatro electrones de la última órbita del Silicio se combinan con los tres electrones del anterior átomo. Esto trae como consecuencia la generación de un espacio sin electrones, que tendrá carga positiva, es decir, esto generará un hueco.<br />
De esta forma podemos controlar de manera casi definida, a través del dopado, la cantidad de electrones o huecos que existen en un cristal. A este tipo de cristal se le denomina extrínseco, ya que fue modificado por elementos exteriores</span></strong></div><div sizcache="0" sizset="60"><strong><span style="color: grey; font-size: small;">Semiconductores Tipo P Y Tipo N<br />
Cuatro de los cinco electrones del átomo de arsénico se unirán a los correspondientes electrones de los cuatro átomos de silicio vecinos, y el quinto quedará inicialmente libre, sin una posible unión, y por tanto se convertirá en un portador de corriente. A este tipo de impurezas que entregan electrones portadores (negativos) se los denomina donadores o del tipo «n».<br />
En un semiconductor con impurezas del tipo n, no sólo aumenta el número de electrones sino que también la cantidad de huecos disminuye por debajo del que tenía el semiconductor puro.<br />
</span></strong></div><div sizcache="0" sizset="60"><strong><span style="color: grey; font-size: small;">La causa de esta disminución se debe a que una parte de los electrones libres llena algunos de los huecos existentes.<br />
Si al semiconductor puro de silicio se le añade algún tipo de impureza que tenga tres electrones externos, solo podrá formar tres uniones completas con los átomos de silicio, y la unión incompleta dará lugar a un hueco.<br />
Este tipo de impurezas proporcionan entonces portadores positivos, ya que crean huecos que pueden aceptar electrones; por consiguiente son conocidos con el nombre de aceptores, o impurezas del tipo «p». Al contrario de lo que sucedía antes en el tipo n en un semiconductor con impurezas de tipo p los portadores que disminuyen son los electrones en comparación, con los que tenía el semiconductor puro.<br />
A los semiconductores que contengan ya sea impurezas donadoras o aceptad se les llama respectivamente de tipo n o p. En un semiconductor del tipo n, los electrones se denominan portadores mayoritarios y los huecos portadores minontarios.<br />
</span></strong></div><div sizcache="0" sizset="60"><strong><span style="color: grey; font-size: small;">En un material de tipo p, los huecos son portadores mayoritarios, y los electrones portadores minoritarios.<br />
Veamos ahora, qué ocurre si a un cristal extrínseco le conectamos una fuente externa de tensión. Al existir mayor cantidad de portadores (no importa de qué tipo), circulará por el cristal una corriente mucho mayor que en el no dopado. El </span></strong><a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos14/nuevmicro/nuevmicro.shtml" id="autolink"><strong><span style="color: grey; font-size: small;">valor</span></strong></a><strong><span style="color: grey; font-size: small;"> de esta corriente dependerá de que tan contaminado esté el material.<br />
Si el cristal es de tipo 'n' la corriente se deberá casi en su totalidad a los electrones en la banda de conducción, aunque siempre existe una pequeña corriente producida por los huecos generados térmicamente. Análogamente, si el cristal es del tipo 'p' la corriente estará regida por huecos mayormente, existiendo, sin embargo, una pequeña corriente de electrones.</span></strong></div><strong><span style="color: grey; font-size: small;">Polarización Directa E Inversa De La Unión P-N<br />
El diodo de unión P-N es el dispositivo semiconductor más elemental. Consiste en el dopado de una barra de cristal semiconductor en una parte con impurezas donadoras (tipo N) y en la otra con impurezas aceptadoras (tipo P)De esta forma, en la parte P existe mucha mayor concentración de huecos que de electrones libres y en la parte N ocurre lo contrario.<br />
</span></strong><br />
<strong><span style="color: grey; font-size: small;">La conductividad del diodo es diferente según sea el sentido en que se aplique un campo eléctrico externo. Existen dos posibilidades de aplicación de este campo: polarización inversa y polarización directa.<br />
Polarización inversa. Consiste en aplicar a la parte N del diodo una tensión más positiva que a la parte P. De esta forma, el campo eléctrico estará dirigido de la parte N a la parte P y los huecos tenderán a circular en ese sentido<br />
Mientras que los electrones tenderán a circular en sentido contrario. Esto significa que circularían huecos de la parte N (donde son muy minoritarios) a la parte P (donde son mayoritarios), por lo que esta corriente se ve contrarrestada por una corriente de difusión que tiende a llevar a los huecos de donde son mayoritarios (parte P) hacia donde son minoritarios (Parte N). Por consiguiente, la corriente global de huecos es prácticamente nula. Algo totalmente análogo ocurre con la corriente de electrones, la corriente de arrastre va en sentido contrario a la de difusión, contrarrestándose ambas y produciendo una corriente total Prácticamente nula.<br />
</span></strong><br />
<strong><span style="color: grey; font-size: small;">La corriente total es la suma de la de huecos más la de electrones y se denominan Corriente inversa de saturación ( Is ). En la práctica, el valor de esta corriente es muy pequeño (del orden de nA en el Silicio) y depende de la temperatura de forma que aumenta al aumentar Ésta.</span></strong><br />
<strong><span style="color: grey; font-size: small;">Polarización directa.<br />
</span></strong><br />
<strong><span style="color: grey; font-size: small;">Consiste en aplicar a la parte P del diodo una tensión más positiva que a la parte N. De esta forma, el campo eléctrico estará dirigido de la parte P a la parte N. Esto significa que circularían huecos de la parte P (donde son mayoritarios) a la parte N (donde son minoritarios) por lo que esta corriente tiene el mismo sentido que la corriente de difusión. De esta forma, la corriente total de huecos es muy alta. Un proceso análogo ocurre para la corriente de electrones. La corriente total es la suma de la de huecos y la de electrones y toma un valor elevado a partir de un determinado valor de tensión (tensión umbral, V) que depende del tipo de semiconductor (en el Silicio es aproximadamente de 0,7 V y en el Germanio de 0,2 V).<br />
Puede considerarse que el diodo es el dispositivo binario más elemental, ya que permite el paso de corriente en un sentido y lo rechaza en sentido contrario.</span></strong><br />
<div align="justify" style="text-indent: 20px;"><br />
</div><div align="justify" style="text-indent: 20px;"><span style="color: grey; font-size: small;">Agustin Egui </span></div><div align="justify" style="text-indent: 20px;"><span style="color: grey; font-size: small;">EES</span></div><div align="center"><br />
</div><div align="left"><br />
</div><br />
<hr />¿Sabes que la Videollamada de Messenger es GRATIS <a href="http://events.es.msn.com/windows-live/redes-sociales/default.aspx" target="_new">¡Descúbrela!</a>Tecnología en Telecomunicaciones - conocimientos.com.vehttp://www.blogger.com/profile/13517798918797491823noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-1627095826387552932.post-57483362314858963042010-03-21T17:06:00.003-04:302010-03-24T10:57:40.103-04:30METALES<div align="center"><span style="color: #4f81bd; font-size: large;"><u><strong>Metal de transición</strong></u></span></div><div align="left"><br />
</div><span style="color: grey; font-size: small;">Los metales de transición o elementos de transición son aquellos </span><a href="http://www.blogger.com/wiki/Elemento_qu%C3%ADmico" title="Elemento químico"><span style="color: grey; font-size: small;">elementos químicos</span></a><span style="color: grey; font-size: small;"> que están situados en la parte central del </span><a class="mw-redirect" href="http://www.blogger.com/wiki/Sistema_peri%C3%B3dico" title="Sistema periódico"><span style="color: grey; font-size: small;">sistema periódico</span></a><span style="color: grey; font-size: small;">, en el </span><a href="http://www.blogger.com/wiki/Elementos_del_bloque_d" title="Elementos del bloque d"><span style="color: grey; font-size: small;">bloque d</span></a><span style="color: grey; font-size: small;">, cuya principal característica es la inclusión en su configuración electrónica del </span><a href="http://www.blogger.com/wiki/Orbital_at%C3%B3mico" title="Orbital atómico"><span style="color: grey; font-size: small;">orbital</span></a><span style="color: grey; font-size: small;"> <i>d</i>, parcialmente lleno de </span><a href="http://www.blogger.com/wiki/Electr%C3%B3n" title="Electrón"><span style="color: grey; font-size: small;">electrones</span></a><span style="color: grey; font-size: small;">. Esta definición se puede ampliar considerando como elementos de transición a aquellos que poseen electrones alojados en el orbital <i>d</i>, esto incluiría a </span><a href="http://www.blogger.com/wiki/Zinc" title="Zinc"><span style="color: grey; font-size: small;">zinc</span></a><span style="color: grey; font-size: small;">, </span><a href="http://www.blogger.com/wiki/Cadmio" title="Cadmio"><span style="color: grey; font-size: small;">cadmio</span></a><span style="color: grey; font-size: small;">, y </span><a href="http://www.blogger.com/wiki/Mercurio_(elemento)" title="Mercurio (elemento)"><span style="color: grey; font-size: small;">mercurio</span></a><span style="color: grey; font-size: small;">. La </span><a class="mw-redirect" href="http://www.blogger.com/wiki/IUPAC" title="IUPAC"><span style="color: grey; font-size: small;">IUPAC</span></a><span style="color: grey; font-size: small;"> define un metal de transición como "un elemento cuyo átomo tiene una subcapa d incompleta o que puede dar lugar a cationes con una subcapa d incompleta".<sup class="reference" id="cite_ref-0"><a href="http://www.blogger.com/post-edit.g?blogID=1627095826387552932&postID=5748336231485896304#cite_note-0"><span class="corchete-llamada">[</span>1<span class="corchete-llamada">]</span></a></sup> Según esta definición el zinc, cadmio, y mercurio están excluidos de los metales de transición, ya que tienen una configuración <i>d</i><sup>10</sup>. Solo se forman unas pocas especies transitorias de estos elementos que dan lugar a iones con una subcapa <i>d</i> parcialmente completa. Por ejemplo mercurio (I) solo se encuentra como Hg<sub>2</sub><sup>2+</sup>, el cual no forma un ion aislado con una subcapa parcialmente llena, por lo que los tres elementos son inconsistentes con la definición anterior.<sup class="reference" id="cite_ref-1"><a href="http://www.blogger.com/post-edit.g?blogID=1627095826387552932&postID=5748336231485896304#cite_note-1"><span class="corchete-llamada">[</span>2<span class="corchete-llamada">]</span></a></sup> Estos forman iones con estado de oxidación 2+, pero conservan la configuración 4<i>d</i><sup>10</sup>. El elemento 112 podría también ser excluido aunque sus propiedades de oxidación no son observadas debido a su naturaleza </span><a class="mw-redirect" href="http://www.blogger.com/wiki/Radioactividad" title="Radioactividad"><span style="color: grey; font-size: small;">radioactiva</span></a><span style="color: grey; font-size: small;">. Esta definición corresponde a los grupos 3 a 11 de la tabla periódica.</span><br />
<span style="color: grey; font-size: small;">Según la definición más amplia los metales de transición son los cuarenta elementos químicos, del 21 al 30, del 39 al 48, del 71 al 80 y del 103 al 112. El nombre de "transición" proviene de una característica que presentan estos elementos de poder ser estables por si mismos sin necesidad de una reacción con otro elemento. Cuando a su última capa de valencia le faltan electrones para estar completa, los extrae de capas internas. Con eso es estable, pero le faltarían electrones en la capa donde los extrajo, así que los completa con otros electrones propios de otra capa. Y así sucesivamente; este fenómeno se le llama "Transición electrónica". Esto también tiene que ver con que estos elementos sean tan estables y difíciles de hacer reaccionar con otros. La definición más amplia es la que tradicionalmente se ha utilizado. Sin embargo muchas propiedades interesantes de los elementos de transición como grupo son el resultado de su subcapa <i>d</i> parcialmente completa. Las tendencias periódicas del bloque d son menos predominantes que en el resto de la tabla periódica. A través de esta la valencia no cambia porque los electrones adicionados al átomo van a capas internas</span><br />
<div align="left"><br />
</div><div align="left"><br />
</div><div align="left"><span style="font-size: 12pt;"><span style="font-size: large;"><strong><span style="color: #4f81bd;"><span class="mw-headline" id="Elementos">Elementos</span> </span></strong></span></span> </div><table border="1" class="wikitable"><tbody>
<tr> <th><span style="color: grey;">Grupo</span></th> <th><span style="color: grey;">3 (III B)</span></th> <th><span style="color: grey;">4 (IV B)</span></th> <th><span style="color: grey;">5 (V B)</span></th> <th><span style="color: grey;">6 (VI B)</span></th> <th><span style="color: grey;">7 (VII B)</span></th> <th><span style="color: grey;">8 (VIII B)</span></th> <th><span style="color: grey;">9 (VIII B)</span></th> <th><span style="color: grey;">10 (VIII B)</span></th> <th><span style="color: grey;">11 (I B)</span></th> <th><span style="color: grey;">12 (II B)</span></th></tr>
<tr> <th><a href="http://www.blogger.com/wiki/Elementos_del_periodo_4" title="Elementos del periodo 4"><span style="color: grey;">Periodo 4</span></a></th> <td><a href="http://www.blogger.com/wiki/Escandio" title="Escandio"><span style="color: grey;">Sc</span></a><span style="color: grey;"> 21</span></td> <td><a href="http://www.blogger.com/wiki/Titanio" title="Titanio"><span style="color: grey;">Ti</span></a><span style="color: grey;"> 22</span></td> <td><a href="http://www.blogger.com/wiki/Vanadio" title="Vanadio"><span style="color: grey;">V</span></a><span style="color: grey;"> 23</span></td> <td><a href="http://www.blogger.com/wiki/Cromo" title="Cromo"><span style="color: grey;">Cr</span></a><span style="color: grey;"> 24</span></td> <td><a href="http://www.blogger.com/wiki/Manganeso" title="Manganeso"><span style="color: grey;">Mn</span></a><span style="color: grey;"> 25</span></td> <td><a href="http://www.blogger.com/wiki/Hierro" title="Hierro"><span style="color: grey;">Fe</span></a><span style="color: grey;"> 26</span></td> <td><a href="http://www.blogger.com/wiki/Cobalto" title="Cobalto"><span style="color: grey;">Co</span></a><span style="color: grey;"> 27</span></td> <td><a href="http://www.blogger.com/wiki/N%C3%ADquel" title="Níquel"><span style="color: grey;">Ni</span></a><span style="color: grey;"> 28</span></td> <td><a href="http://www.blogger.com/wiki/Cobre" title="Cobre"><span style="color: grey;">Cu</span></a><span style="color: grey;"> 29</span></td> <td><a href="http://www.blogger.com/wiki/Zinc" title="Zinc"><span style="color: grey;">Zn</span></a><span style="color: grey;"> 30</span></td></tr>
<tr> <th><a href="http://www.blogger.com/wiki/Elementos_del_periodo_5" title="Elementos del periodo 5"><span style="color: grey;">Periodo 5</span></a></th> <td><a href="http://www.blogger.com/wiki/Itrio" title="Itrio"><span style="color: grey;">Y</span></a><span style="color: grey;"> 39</span></td> <td><a href="http://www.blogger.com/wiki/Zirconio" title="Zirconio"><span style="color: grey;">Zr</span></a><span style="color: grey;"> 40</span></td> <td><a href="http://www.blogger.com/wiki/Niobio" title="Niobio"><span style="color: grey;">Nb</span></a><span style="color: grey;"> 41</span></td> <td><a href="http://www.blogger.com/wiki/Molibdeno" title="Molibdeno"><span style="color: grey;">Mo</span></a><span style="color: grey;"> 42</span></td> <td><a href="http://www.blogger.com/wiki/Tecnecio" title="Tecnecio"><span style="color: grey;">Tc</span></a><span style="color: grey;"> 43</span></td> <td><a href="http://www.blogger.com/wiki/Rutenio" title="Rutenio"><span style="color: grey;">Ru</span></a><span style="color: grey;"> 44</span></td> <td><a href="http://www.blogger.com/wiki/Rodio" title="Rodio"><span style="color: grey;">Rh</span></a><span style="color: grey;"> 45</span></td> <td><a href="http://www.blogger.com/wiki/Paladio_(elemento)" title="Paladio (elemento)"><span style="color: grey;">Pd</span></a><span style="color: grey;"> 46</span></td> <td><a href="http://www.blogger.com/wiki/Plata" title="Plata"><span style="color: grey;">Ag</span></a><span style="color: grey;"> 47</span></td> <td><a href="http://www.blogger.com/wiki/Cadmio" title="Cadmio"><span style="color: grey;">Cd</span></a><span style="color: grey;"> 48</span></td></tr>
<tr> <th><a href="http://www.blogger.com/wiki/Elementos_del_periodo_6" title="Elementos del periodo 6"><span style="color: grey;">Periodo 6</span></a></th> <td><a href="http://www.blogger.com/wiki/Lutecio" title="Lutecio"><span style="color: grey;">Lu</span></a><span style="color: grey;"> 71</span></td> <td><a href="http://www.blogger.com/wiki/Hafnio" title="Hafnio"><span style="color: grey;">Hf</span></a><span style="color: grey;"> 72</span></td> <td><a href="http://www.blogger.com/wiki/Tantalio" title="Tantalio"><span style="color: grey;">Ta</span></a><span style="color: grey;"> 73</span></td> <td><a class="mw-redirect" href="http://www.blogger.com/wiki/Tungsteno" title="Tungsteno"><span style="color: grey;">W</span></a><span style="color: grey;"> 74</span></td> <td><a href="http://www.blogger.com/wiki/Renio" title="Renio"><span style="color: grey;">Re</span></a><span style="color: grey;"> 75</span></td> <td><a href="http://www.blogger.com/wiki/Osmio" title="Osmio"><span style="color: grey;">Os</span></a><span style="color: grey;"> 76</span></td> <td><a href="http://www.blogger.com/wiki/Iridio" title="Iridio"><span style="color: grey;">Ir</span></a><span style="color: grey;"> 77</span></td> <td><a href="http://www.blogger.com/wiki/Platino" title="Platino"><span style="color: grey;">Pt</span></a><span style="color: grey;"> 78</span></td> <td><a href="http://www.blogger.com/wiki/Oro" title="Oro"><span style="color: grey;">Au</span></a><span style="color: grey;"> 79</span></td> <td><a href="http://www.blogger.com/wiki/Mercurio_(elemento)" title="Mercurio (elemento)"><span style="color: grey;">Hg</span></a><span style="color: grey;"> 80</span></td></tr>
<tr> <th><a href="http://www.blogger.com/wiki/Elementos_del_periodo_7" title="Elementos del periodo 7"><span style="color: grey;">Periodo 7</span></a></th> <td><a href="http://www.blogger.com/wiki/Laurencio" title="Laurencio"><span style="color: grey;">Lr</span></a><span style="color: grey;"> 103</span></td> <td><a href="http://www.blogger.com/wiki/Rutherfordio" title="Rutherfordio"><span style="color: grey;">Rf</span></a><span style="color: grey;"> 104</span></td> <td><a href="http://www.blogger.com/wiki/Dubnio" title="Dubnio"><span style="color: grey;">Db</span></a><span style="color: grey;"> 105</span></td> <td><a href="http://www.blogger.com/wiki/Seaborgio" title="Seaborgio"><span style="color: grey;">Sg</span></a><span style="color: grey;"> 106</span></td> <td><a href="http://www.blogger.com/wiki/Bohrio" title="Bohrio"><span style="color: grey;">Bh</span></a><span style="color: grey;"> 107</span></td> <td><a href="http://www.blogger.com/wiki/Hassio" title="Hassio"><span style="color: grey;">Hs</span></a><span style="color: grey;"> 108</span></td> <td><a href="http://www.blogger.com/wiki/Meitnerio" title="Meitnerio"><span style="color: grey;">Mt</span></a><span style="color: grey;"> 109</span></td> <td><a href="http://www.blogger.com/wiki/Darmstadtio" title="Darmstadtio"><span style="color: grey;">Ds</span></a><span style="color: grey;"> 110</span></td> <td><a href="http://www.blogger.com/wiki/Roentgenio" title="Roentgenio"><span style="color: grey;">Rg</span></a><span style="color: grey;"> 111</span></td> <td><a href="http://www.blogger.com/wiki/Copernicio" title="Copernicio"><span style="color: grey;">Cn</span></a><span style="color: grey;"> 112</span></td></tr>
</tbody></table><h2><span style="color: #4f81bd;"><span class="mw-headline" id="Propiedades">Propiedades</span> </span></h2><br />
<span style="color: grey; font-size: small;">Casi todos son </span><a href="http://www.blogger.com/wiki/Metal" title="Metal"><span style="color: grey; font-size: small;">metales</span></a><span style="color: grey; font-size: small;"> típicos, de elevada </span><a href="http://www.blogger.com/wiki/Dureza" title="Dureza"><span style="color: grey; font-size: small;">dureza</span></a><span style="color: grey; font-size: small;">, con </span><a href="http://www.blogger.com/wiki/Punto_de_fusi%C3%B3n" title="Punto de fusión"><span style="color: grey; font-size: small;">puntos de fusión</span></a><span style="color: grey; font-size: small;"> y </span><a href="http://www.blogger.com/wiki/Punto_de_ebullici%C3%B3n" title="Punto de ebullición"><span style="color: grey; font-size: small;">ebullición</span></a><span style="color: grey; font-size: small;"> altos, buenos conductores tanto del calor como de la electricidad. Muchas de las propiedades de los metales de transición se deben a la capacidad de los electrones del orbital <i>d</i> de localizarse dentro de la red metálica. En metales, cuanto más electrones compartan un núcleo, más fuerte es el metal. Poseen una gran versatilidad de estados de oxidación, pudiendo alcanzar una carga positiva tan alta como la de su grupo, e incluso en ocasiones negativa (Como en algunos complejos de coordinación).</span><br />
<ul><li><span style="color: grey; font-size: small;">Sus combinaciones son fuertemente coloreadas y paramagnéticas</span></li>
<li><span style="color: grey; font-size: small;">Sus potenciales normales suelen ser menos negativos que los de los metales representativos, estando entre ellos los llamados metales nobles.</span></li>
<li><span style="color: grey; font-size: small;">Pueden formar </span><a href="http://www.blogger.com/wiki/Aleaci%C3%B3n" title="Aleación"><span style="color: grey; font-size: small;">aleaciones</span></a><span style="color: grey; font-size: small;"> entre ellos.</span></li>
<li><span style="color: grey; font-size: small;">Son en general buenos </span><a href="http://www.blogger.com/wiki/Catalizador" title="Catalizador"><span style="color: grey; font-size: small;">catalizadores</span></a><span style="color: grey; font-size: small;">.</span></li>
<li><span style="color: grey; font-size: small;">Son sólidos a temperatura ambiente (excepto el </span><a href="http://www.blogger.com/wiki/Mercurio_(elemento)" title="Mercurio (elemento)"><span style="color: grey; font-size: small;">mercurio</span></a><span style="color: grey; font-size: small;">)</span></li>
<li><span style="color: grey; font-size: small;">Forman </span><a class="mw-redirect" href="http://www.blogger.com/wiki/Complejo_met%C3%A1lico" title="Complejo metálico"><span style="color: grey; font-size: small;">complejos</span></a><span style="color: grey; font-size: small;"> iónicos.</span></li>
</ul><h2><span style="color: #4f81bd;"><span class="mw-headline" id="Estados_de_oxidaci.C3.B3n_variables">Estados de oxidación variables</span> </span></h2><br />
<span style="color: grey; font-size: small;">A diferencia de los metales de los grupos 1 y 2, los iones de los elementos de transición pueden tener múltiples estados de oxidación estables ya que pueden perder electrones <i>d</i> sin un gran sacrificio energético. El manganeso, por ejemplo tiene dos electrones 4<i>s</i> y cinco 3<i>d</i> que pueden ser eliminados. La pérdida de todos estos electrones lleva a un estado de oxidación +7. El </span><a href="http://www.blogger.com/wiki/Osmio" title="Osmio"><span style="color: grey; font-size: small;">osmio</span></a><span style="color: grey; font-size: small;"> y el </span><a href="http://www.blogger.com/wiki/Rutenio" title="Rutenio"><span style="color: grey; font-size: small;">rutenio</span></a><span style="color: grey; font-size: small;"> se encuentran comúnmente solos en un estado de oxidación +8 muy estable el cual es uno de los más elevados para compuestos aislados.</span><br />
<div class="center"><div class="thumb tnone"></div><div class="thumb tnone"></div><div class="thumb tnone"><div class="thumbinner" style="width: 702px;"><a class="image" href="http://www.blogger.com/wiki/Archivo:Transition_metal_oxidation_states_2.png"><span style="color: grey;"><img alt="" class="thumbimage" height="260" src="http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/19/Transition_metal_oxidation_states_2.png" style="height: 275px; width: 463px;" width="700" /></span></a><span style="color: grey;"> </span> <br />
<div class="thumbcaption"><span style="color: grey;">La tabla muestra algunos de los estados de oxidación encontrados en compuestos de metales de transición.<br />
Un círculo lleno representa el estado de oxidación común, un anillo de centro blanco representa uno menos común (menos favorable energéticamente).</span></div></div></div></div><span style="color: grey; font-size: small;">Ciertos patrones en los estados de oxidación surgen a través de los periodos de los elementos de transición:</span><br />
<ul><li><span style="color: grey; font-size: small;">El número de estados de oxidación aumenta para cada ion hasta el Mn, a partir del cual comienza a disminuir. Los últimos metales de transición tienen una mayor atracción entre </span><a href="http://www.blogger.com/wiki/Prot%C3%B3n" title="Protón"><span style="color: grey; font-size: small;">protones</span></a><span style="color: grey; font-size: small;"> y </span><a href="http://www.blogger.com/wiki/Electr%C3%B3n" title="Electrón"><span style="color: grey; font-size: small;">electrones</span></a><span style="color: grey; font-size: small;"> (ya que hay más de cada uno presentes), lo que requeriría más energía para eliminar los electrones.</span></li>
<li><span style="color: grey; font-size: small;">Cuando los elementos están en estados de oxidación bajos, se pueden encontrar como iones simples. Sin embargo, los metales de transición en estados de oxidación elevados se encuentran generalmente unidos covalentemente a elementos </span><a href="http://www.blogger.com/wiki/Electronegatividad" title="Electronegatividad"><span style="color: grey; font-size: small;">electronegativos</span></a><span style="color: grey; font-size: small;"> como oxígeno o flúor formando iones poliatómicos como el cromato, vanadato, o </span><a href="http://www.blogger.com/wiki/Permanganato" title="Permanganato"><span style="color: grey; font-size: small;">permanganato</span></a><span style="color: grey; font-size: small;">.</span></li>
</ul><span style="color: grey; font-size: small;">Otras propiedades con respecto a la estabilidad de los estados de oxidación:</span><br />
<ul><li><span style="color: grey; font-size: small;">Iones en elevados estados de oxidación tienden a ser buenos agentes oxidantes, mientras que elementos en bajos estados de oxidación tienden a ser buenos agentes reductores.</span></li>
<li><span style="color: grey; font-size: small;">Iones 2+ a través del periodo comienzan como fuertes </span><a class="mw-redirect" href="http://www.blogger.com/wiki/Reductor" title="Reductor"><span style="color: grey; font-size: small;">reductores</span></a><span style="color: grey; font-size: small;"> y se vuelven más estables.</span></li>
<li><span style="color: grey; font-size: small;">Iones 3+ comienzan estables y se vuelven más </span><a href="http://www.blogger.com/wiki/Oxidante" title="Oxidante"><span style="color: grey; font-size: small;">oxidantes</span></a><span style="color: grey; font-size: small;"> a través del periodo.</span></li>
</ul><br />
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<span style="color: grey; font-size: small;">Estos elementos tienen incompletas las subcapas d o con gran facilidad dan origen a iones que tienen incompletas estas subcapa (Los </span><a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos10/coma/coma.shtml" id="autolink"><span style="color: grey; font-size: small;">metales</span></a><span style="color: grey; font-size: small;"> del </span><a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos14/dinamica-grupos/dinamica-grupos.shtml" id="autolink"><span style="color: grey; font-size: small;">grupo</span></a><span style="color: grey; font-size: small;"> 2B Zn, </span><a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos/multimediaycd/multimediaycd.shtml" id="autolink"><span style="color: grey; font-size: small;">Cd</span></a><span style="color: grey; font-size: small;">, y Hg no tienen esta configuración </span><a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos5/electro/electro.shtml" id="autolink"><span style="color: grey; font-size: small;">electrónica</span></a><span style="color: grey; font-size: small;"> y aunque algunas veces se clasifican como metales de transición, en realidad no pertenecen a esta categoría) Este atributo le confiere diversas propiedades sobresalientes, como su coloración particular, la capacidad de formar compuestos paramagnéticos, poseer una actividad catalítica y en especial, una gran tendencia a formar iones complejos (contiene un cation metálico central unido o una o mas moléculas de iones), pueden modificar su spin sin variar su </span><a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos12/elorigest/elorigest.shtml" id="autolink"><span style="color: grey; font-size: small;">estado</span></a><span style="color: grey; font-size: small;"> de oxidación y nunca estan libres en los organismos biológicos (ligados a </span><a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos10/compo/compo.shtml" id="autolink"><span style="color: grey; font-size: small;">proteínas</span></a><span style="color: grey; font-size: small;">, metaloproteinas, metaloenzimas)</span><br />
<div sizcache="0" sizset="44"><br />
</div><div sizcache="0" sizset="44"><br />
</div><div sizcache="0" sizset="44"><span style="font-size: small;"><span style="color: grey;"><b>Su actividad catalizadorase</b> debe a la capacidad de formar complejos intermedios, transitorios, utilizando los orbitales "d" (prestando su </span></span><a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos29/energia/energia.shtml" id="autolink"><span style="color: grey; font-size: small;">energia</span></a><span style="color: grey; font-size: small;">) esto provoca un aumento de las velocidades de reacción conformando metaloenzimas como Anhidrasa Carbonica (Zn), Arginasa (Mn), Citrocromo oxidasa (Cu)</span></div><div sizcache="0" sizset="45"><br />
</div><div sizcache="0" sizset="45"><b sizcache="0" sizset="45"><span style="color: grey; font-size: small;">Actividad de quelación</span></b></div><div sizcache="0" sizset="46"><span style="color: grey; font-size: small;">La quelatación es la habilidad de un compuesto químico para formar una </span><a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos15/todorov/todorov.shtml#INTRO" id="autolink"><span style="color: grey; font-size: small;">estructura</span></a><span style="color: grey; font-size: small;"> en anillo con un ion metálico resultando en un compuesto con propiedades químicas diferentes a las del metal original. (El quelante impide que el metal siga sus reacciones químicas normales).</span></div><span style="font-size: small;"><span style="color: grey;">El nombre Quelato (en ingles "Chelate") se deriva de la palabra griega "Chela", que significa Pinza, porque el anillo que se forma entre el quelante y el metal es similar en apariencia a los brazos de un cangrejo con el metal en sus pinzas.<b sizcache="0" sizset="47"><br />
<a href="http://www.blogger.com/post-edit.g?blogID=1627095826387552932&postID=5748336231485896304" id="QUELLANT" name="QUELLANT"></a></b></span></span> <br />
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</div><div sizcache="0" sizset="47"><br />
</div><div sizcache="0" sizset="47"><b sizcache="0" sizset="47"><span style="color: grey; font-size: small;">Quelantes y Ligandos</span></b></div><div sizcache="0" sizset="48"><br />
</div><div sizcache="0" sizset="48"><span style="color: grey; font-size: small;">Los iones metálicos existen en solución en una forma altamente hidratada; esto es rodeados por moléculas de </span><a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos14/problemadelagua/problemadelagua.shtml" id="autolink"><span style="color: grey; font-size: small;">agua</span></a><span style="color: grey; font-size: small;">. Por ejemplo los iones de </span><a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos13/tramat/tramat.shtml#COBRE" id="autolink"><span style="color: grey; font-size: small;">Cobre</span></a><span style="color: grey; font-size: small;"> (+2) están hidratados con cuatro moléculas de agua otros metales pueden tener mas o menos moléculas de agua rodeándolosAl reemplazo de estas moléculas de agua por una molécula de un agente quelante formando una estructura compleja en anillo se le llama quelatación. A la molécula que reemplaza </span><a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos14/problemadelagua/problemadelagua.shtml" id="autolink"><span style="color: grey; font-size: small;">el agua</span></a><span style="color: grey; font-size: small;"> se la llama "Ligando".</span></div><div sizcache="0" sizset="51"><span style="color: grey; font-size: small;">Se puede formar solo un anillo o se pueden formar varios anillos dependiendo del número de </span><a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos/hipoteorg/hipoteorg.shtml" id="autolink"><span style="color: grey; font-size: small;">coordinación</span></a><span style="color: grey; font-size: small;"> del metal. El número de coordinación corresponde al número de sitiosdelligando que pueden formar uniones de coordinación. Un ligando con 2 sitios se llama bidentado, un ligando con 3 sitios se llama tridentado y asi sucesivamente. Ejemplos de ligandos son: el ácido Cítrico, el ácido Málico, el ácido Tartárico, el ácido Glucónico, el ácido Láctico, el ácido Acético, el ácido Nitrilo-Tri-Acético (NTA), el ácido Etilen-Diamino-Tetra-Acetico (EDTA) y el acido Tri ppli fosforito (TPPA)</span></div><div sizcache="0" sizset="52"><br />
</div><div sizcache="0" sizset="52"><b sizcache="0" sizset="52"><span style="color: grey; font-size: small;">Propiedades físicas</span></b></div><div sizcache="0" sizset="53"><br />
</div><div sizcache="0" sizset="53"><span style="color: grey; font-size: small;">La mayoria de los elementos de transición poseen una estructura de empaquetamineto compacto en la que cada atomo tiene un numero de coordinación de12 Ademas estos elementos tiene un </span><a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos13/radio/radio.shtml" id="autolink"><span style="color: grey; font-size: small;">radio</span></a><span style="color: grey; font-size: small;"> atómico relativamente pequeño Por la combinación de estas propiedades, estos elementos forman enlaces metalicos fuertes, lo que les permite tener densidades, puntos de fusion y ebullición, calores de </span><a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos54/modelo-acuerdo-fusion/modelo-acuerdo-fusion.shtml" id="autolink"><span style="color: grey; font-size: small;">fusión</span></a><span style="color: grey; font-size: small;"> y vaporización mayores que los metales pertenecientes a los </span><a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos11/grupo/grupo.shtml" id="autolink"><span style="color: grey; font-size: small;">grupos</span></a><span style="color: grey; font-size: small;"> 1A, 2A y 2B.</span></div><div sizcache="0" sizset="56"><br />
</div><div sizcache="0" sizset="56"><b sizcache="0" sizset="56"><span style="color: grey; font-size: small;">Estados de Oxidación</span></b></div><div sizcache="0" sizset="57"><span style="color: grey; font-size: small;">Los metales de transición presentan diversos estados de oxidación en sus compuestos en la figura se </span><a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos11/tebas/tebas.shtml" id="autolink"><span style="color: grey; font-size: small;">muestra</span></a><span style="color: grey; font-size: small;"> los estados de oxidación de la primera serie desde el escandio al cobre siendo los estados de oxidación comunes para cada elemento pueden ser +2,+3 o ambos El primero (+2) tiende a ser más estable al final de la serie, mientras que el segundo (+3) es mas estable al principio</span></div><div sizcache="0" sizset="58"><span style="color: grey; font-size: small;">El estado de oxidación máximo para un metal de transición es +7 que es el caso del manganeso (4s23d5). Para los elementos que están a su derecha (Fe a Co), los número de oxidación son menores. Los metales de transición casi siempre presentansus máximos estados de oxidación en los compuestos con elementos muy electronegativos, como el </span><a class="autolink" href="http://www.monografias.com/trabajos14/falta-oxigeno/falta-oxigeno.shtml" id="autolink"><span style="color: grey; font-size: small;">oxigeno</span></a><span style="color: grey; font-size: small;"> y el fluor, por ejemplo V2O5, CrO3, y Mn2O7</span></div><div sizcache="0" sizset="58"><br />
</div><div sizcache="0" sizset="58"><span style="color: grey; font-size: small;">Agustin Egui </span></div><div sizcache="0" sizset="58"><span style="color: grey; font-size: small;">EES</span></div><br />
<hr />Compartir tus mejores FOTOS es fácil en Messenger <a href="http://events.es.msn.com/windows-live/redes-sociales/default.aspx" target="_new"> ¡DESCUBRE cómo!</a>Tecnología en Telecomunicaciones - conocimientos.com.vehttp://www.blogger.com/profile/13517798918797491823noreply@blogger.com0