Uz pojam 'elektronika' postoji mnogo stvari koje možete povezati, posebno komponente elektroničkih pločica poput tranzistora, dioda, IC-a i tako dalje. Ako ste potpuno svjesni ovih komponenata, morate biti svjesni i prevladavajuće upotrebe silicija u proizvodnji tih komponenata.

Upotreba silicija

Što je silicij?

Silicij je poluvodički materijal s atomskim brojem 14, koji se nalazi u skupini 4 periodnog sustava. Čisti amorfni silicij prvi je put pripremio Jones Jacob Berzelius 1824. godine, dok je kristalni silicij prvi put pripremio Henry Etienne 1854. godine.

Što su poluvodiči?

Poluvodiči nisu ništa drugo doli materijali s izolacijskim svojstvima u čistom obliku i provodljivim svojstvima kada se dopiraju ili dodaju s nečistoćama. Poluvodiči obično imaju zapor u pojasu (energija potrebna da se elektroni oslobode kovalentne veze) između izolatora (maksimalni razmak) i vodiča (minimalni razmak). Provođenje ili protok naboja u poluvodičima posljedica je kretanja slobodnih elektrona ili rupa.

Ako ste upoznati s periodnim sustavom, morate biti svjesni grupa u periodnom sustavu. Poluvodički materijali obično su prisutni u skupini 4 periodnog sustava ili su također prisutni kao kombinacija skupine 3 i skupine 6, ili kao kombinacija skupine 2 i skupine 4 također. Najčešće korišteni poluvodiči su silicij, germanij i galij-arsenid.

Pa, što čini Silicij najpoželjnijim poluvodičkim materijalom u elektronici?

Sljedeći su najčešći razlozi:

1. Obilje silicija

Najistaknutiji i najistaknutiji razlog popularnosti silicija kao odabranog materijala je njegovo obilje. Sljedeći u liniji s kisikom koji je oko 46% u zemljinoj kori, Silicij čini oko 28% zemljine kore. Široko je dostupan u obliku pijeska (silicijevog dioksida) i kvarca.

Obilje silicija u prirodi

2. Proizvodnja silicija

Silicijske oblatne koje se koriste za proizvodnju IC i elektroničke komponente proizvedeni su učinkovitim i ekonomičnim tehnikama. Čisti silicij ili poli silicij dobiva se sljedećim koracima:

Kvarc je stvoren da reagira s koksom radi stvaranja metalurškog silicija u električnoj peći.
Metalurški zatim se silicij pretvara na triklorosilan (TCS) u reaktorima s fluidiziranim slojem.
Nakon toga, TCS se pročišćava destilacijom, a zatim razlaže na vruće silicijske niti u reaktoru, zajedno s vodikom. Napokon, rezultantna je polisilicijska šipka.

Poli-silicijska šipka se zatim kristalizira Czochralskim metodom da bi se dobili silicijevi kristali ili ingoti. Ti se ingoti konačno izrežu u oblatne pomoću ID rezanja ili rezanja žicom.

Proizvodnja silicija

Svi gore navedeni postupci olakšavaju postizanje potrebnog promjera, orijentacije, vodljivosti, koncentracije dopinga i koncentracije kisika potrebnih za proizvodnju silicijskih pločica.

3. Kemijska svojstva

Kemijska svojstva odnose se na ona svojstva u pogledu kojih je definirana reakcija materijala s drugima. Kemijska svojstva izravno ovise o atomskoj strukturi elementa. Kristalni silicij koji se uglavnom koristi u elektronici sastoji se od dijamantske strukture. Svaka se jedinična stanica sastoji od 8 atoma u a bravais rešetka uređenje. To čini čisti silicij vrlo stabilnim na sobnoj temperaturi u usporedbi s drugim materijalima poput Germanija.
Dakle, na čisti silicij najmanje utječu voda, kiselina ili para. Također, pri višoj temperaturi u rastaljenom stanju silicij lako stvara okside i nitride, pa čak i legure.

4. Struktura silicija

Fizička svojstva silicija također pridonose njegovoj popularnosti i uporabi kao poluvodički materijal.

“kako kontrolirati brzinu motora ”

Struktura silicija

Silicij ima umjereni razmak energetskog pojasa od 1,12eV pri 0 K. To čini silicij stabilnim elementom u usporedbi s germanijem i smanjuje vjerojatnost curenja struje. Obrnuta struja je u nano amperima i vrlo je mala.
Kristalna struktura silicija sastoji se od kubne rešetkaste strukture centrirane na lice s 34% gustoće pakiranja. To omogućuje jednostavnu zamjenu atoma nečistoća na praznim mjestima rešetke. Drugim riječima, koncentracija dopinga je prilično visoka, oko 10 ^ 21 atoma / cm ^ 3.

To također povećava mogućnost dodavanja nečistoća poput kisika kao intersticijskih atoma unutar kristalne rešetke. To pruža oblatnama snažnu mehaničku čvrstoću protiv različitih vrsta naprezanja poput toplinskih, mehaničkih ili gravitacijskih.

Prednji napon za silicijske diode je 0,7 V, što je više u usporedbi s germanijskim diodama. To ih čini stabilnijima i poboljšava upotrebu silicija kao ispravljača.

5. Silicijev dioksid

Posljednji, ali ne i najmanje važan razlog velike popularnosti silicija, jest lakoća s kojom stvara okside. Silicijev dioksid je najčešće korišten izolator u IC tehnologiji zbog svoje izuzetno stabilne kemijske prirode u usporedbi s drugim oksidima poput Germanija, koji je topiv u vodi i razgrađuje se na temperaturi od 800 Celzijevih stupnjeva.

Silicij dioksid

“kako rade digitalni termostati ”

Silicijev dioksid može se termički uzgajati pomoću kisika preko silicijskih pločica na višoj temperaturi ili taložiti pomoću silana i kisika.

Silicij-dioksid se koristi:

U tehnikama izrade IC-a poput nagrizanja, difuzije, implantacije iona itd.
U Dielectrics za elektroničke uređaje.
Kao ultratanji sloj za MOS i CMOS uređaje. To je u stvari povećalo široku popularnost CMOS uređaja s visokom ulaznom impedancijom.
U 3D uređajima u MEMs tehnologija .

Dakle, ovo su najveći razlozi za sve veću upotrebu silicija u elektronici. Nadamo se da ste do sada možda imali jasno razumijevanje i prikladno obrazloženje zašto se silicij koristi kao poluvodički materijal za razvoj projekata temeljenih na elektronici. Evo jednostavnog, ali intrigantnog pitanja za vas: Zašto se silicij ne koristi u LED i foto diodama?

Foto bodovi: