Z izrazom 'elektronika' lahko povežete marsikaj, še posebej komponente elektronskih vezij kot so tranzistorji, diode, IC in tako naprej. Če se teh komponent popolnoma zavedate, se morate zavedati tudi prevladujoče uporabe silicija pri izdelavi teh komponent.

Uporaba silicija

Kaj je silicij?

Silicij je polprevodniški material z atomskim številom 14, ki se nahaja v skupini 4 periodnega sistema. Čisti amorfni silicij je prvič pripravil Jones Jacob Berzelius leta 1824, medtem ko je kristalni silicij prvič pripravil Henry Etienne leta 1854.

Kaj so polprevodniki?

Polprevodniki niso nič drugega kot materiali z izolacijskimi lastnostmi v čisti obliki in prevodnimi lastnostmi, če so dopirani ali dodani z nečistočami. Polprevodniki imajo običajno pasovno režo (energija, ki je potrebna, da se elektroni sprostijo iz kovalentne vezi) med izolatorji (največja pasovna reža) in vodniki (najmanjša pasovna reža). Prevajanje ali pretok naboja v polprevodnikih je posledica gibanja prostih elektronov ali lukenj.

Če poznate periodni sistem, se morate zavedati skupin v periodnem sistemu. Polprevodniški materiali so običajno prisotni v skupini 4 periodnega sistema ali pa so prisotni tudi kot kombinacija skupine 3 in skupine 6 ali kot kombinacija skupine 2 in skupine 4. Najpogosteje uporabljeni polprevodniki so silicij, germanij in galij-arzenid.

Torej, zakaj je Silicij najbolj priljubljen polprevodniški material v elektroniki?

Najpomembnejši razlogi so:

1. Obilje silicija

Najpomembnejši in najvidnejši razlog za priljubljenost silicija kot izbranega materiala je njegova številčnost. Naslednji po vrsti kisik, ki je v zemeljski skorji približno 46%, Silicij tvori približno 28% zemeljske skorje. Na voljo je v obliki peska (kremena) in kremena.

Številčnost silicija v naravi

2. Izdelava silicija

Silicijeve rezine, ki se uporabljajo za proizvodnjo IC in elektronske komponente so izdelani z uporabo učinkovitih in varčnih tehnik. Čisti silicij ali poli silicij dobimo z naslednjimi koraki:

Kremen reagira s koksom, da proizvede metalurški silicij v električni peči.
Metalurški Nato se silicij pretvori na triklorosilan (TCS) v reaktorjih s fluidiziranim slojem.
Nato TCS očistimo z destilacijo in nato razgradimo na vroče silicijeve filamente v reaktorju, skupaj z vodikom. Končno je rezultat polis silicijeva palica.

Nato poli-silicijeva palica kristalizira z uporabo metode Czochralskega, da dobimo silicijeve kristale ali ingote. Ti ingoti se na koncu razrežejo na rezine z uporabo ID rezanja ali rezanja žice.

Proizvodnja silicija

Vsi zgoraj navedeni postopki olajšajo doseganje zahtevanega premera, usmerjenosti, prevodnosti, koncentracije dopinga in koncentracije kisika, potrebne za proizvodnjo silicijevih rezin.

3. Kemijske lastnosti

Kemijske lastnosti se nanašajo na tiste lastnosti, glede katerih je opredeljena reakcija materialov z drugimi. Kemijske lastnosti so neposredno odvisne od atomske strukture elementa. Kristalni silicij, ki se večinoma uporablja v elektroniki, je sestavljen iz diamantne strukture. Vsaka enotna celica je sestavljena iz 8 atomov v a bravais rešetka aranžma. Zaradi tega je čisti silicij zelo stabilen pri sobni temperaturi v primerjavi z drugimi materiali, kot je germanij.
Tako na čisti silicij najmanj vplivajo voda, kislina ali para. Tudi pri višji temperaturi v staljenem stanju silicij zlahka tvori okside in nitride ter celo zlitine.

4. Struktura silicija

Fizične lastnosti silicija prispevajo tudi k njegovi priljubljenosti in uporabi kot polprevodniški material.

“kako nadzorovati hitrost enosmernega motorja ”

Struktura silicija

Silicij ima zmerno energijsko pasovno vrzel 1,12eV pri 0 K. Zaradi tega je silicij stabilen element v primerjavi z germanijem in zmanjšuje možnost uhajanja toka. Povratni tok je v nano amperih in je zelo nizek.
Kristalna struktura silicija je sestavljena iz strukturne kubične rešetkaste strukture z 34% gostoto pakiranja. To omogoča enostavno zamenjavo atomov nečistoč na praznih mestih rešetke. Z drugimi besedami, koncentracija dopinga je precej visoka, približno 10 ^ 21atom / cm ^ 3.

To povečuje tudi možnost dodajanja nečistoč, kot je kisik, kot intersticijskih atomov v kristalni rešetki. To zagotavlja močno mehansko trdnost rezin proti različnim vrstam napetosti, kot so toplotne, mehanske ali gravitacijske.

Naponska napetost za silicijeve diode je 0,7 V, kar je višje v primerjavi z germanovimi diodami. To jih naredi bolj stabilne in izboljša uporabo silicija kot usmernika.

5. silicijev dioksid

Zadnji, a ne najmanj vzrok za izjemno priljubljenost silicija je lahkotnost tvorbe oksidov. Silicijev dioksid je najpogosteje uporabljen izolator v tehnologiji IC zaradi svoje izjemno stabilne kemijske narave v primerjavi z drugimi oksidi, kot je Germanij, ki je topen v vodi in se razgradi pri temperaturi 800 stopinj Celzija.

Silicijev dioksid

“kako preizkusiti kondenzator v vezju ”

Silicijev dioksid lahko termično gojimo z uporabo kisika nad silicijevimi rezinami pri višji temperaturi ali pa ga nanašamo s silanom in kisikom.

Uporablja se silicijev dioksid:

Pri tehnikah izdelave IC, kot so jedkanje, difuzija, ionska implantacija itd.
V Dielectrics za elektronske naprave.
Kot ultratanek sloj za naprave MOS in CMOS. To je dejansko povečalo široko priljubljenost naprav CMOS z visoko vhodno impedanco.
V 3D napravah v MEMs tehnologija .

To je največ razlogov za vse večjo uporabo silicija v elektroniki. Upamo, da ste do zdaj morda že jasno razumeli in natančno utemeljili, zakaj se silicij uporablja kot polprevodniški material za razvoj projektov, ki temeljijo na elektroniki. Tu je preprosto, a zanimivo vprašanje za vas: Zakaj se silicij ne uporablja v LED in foto diodah?

Zasluge za fotografije: