Nangungunang 5 Mga Dahilan para sa Mga Gumagamit ng Silicon sa Elektroniko bilang isang Materyal na Semiconductor

Subukan Ang Aming Instrumento Para Sa Pagtanggal Ng Mga Problema





Sa term na 'electronics', maraming mga bagay na maaari mong maiugnay, lalo na ang mga sangkap ng electronic circuit board tulad ng transistors, diode, ICs at iba pa. Kung ganap mong nalalaman ang mga sangkap na ito, dapat mong magkaroon ng kamalayan sa mga umiiral na paggamit ng silikon sa paggawa rin ng mga sangkap na ito.

Mga Gamit ng Silicon

Mga Gamit ng Silicon



Ano ang Silicon?

Ang Silicon ay isang materyal na semiconductor na may bilang ng atomic na 14, na matatagpuan sa pangkat 4 ng periodic table. Ang Pure Amorphous silicon ay unang inihanda ni Jones Jacob Berzelius noong 1824, samantalang ang mala-kristal na silikon ay unang inihanda ni Henry Etienne noong 1854.


Ano ang mga semiconductor?

Ang mga semiconductor ay walang iba kundi ang mga materyales na may insulate na mga katangian sa purong anyo at pagsasagawa ng mga pag-aari kapag na-dop o idinagdag na may mga impurities. Ang mga semiconductor ay karaniwang may isang puwang ng banda (kinakailangan ng enerhiya para makawala ang mga electron mula sa covalent bond) sa pagitan ng mga insulator (maximum band gap) at conductor (minimum band gap). Ang pagpapadaloy o daloy ng singil sa semiconductors ay dahil sa paggalaw ng mga libreng electron o butas.



Kung pamilyar ka sa periodic table, dapat mong magkaroon ng kamalayan sa mga pangkat sa isang periodic table. Ang mga materyales na semiconductor ay karaniwang naroroon sa pangkat 4 ng pana-panahong mesa o naroroon din bilang isang kumbinasyon ng pangkat 3 at pangkat 6, o bilang kombinasyon ng pangkat 2 at pangkat 4 din. Ang pinakalawak na ginagamit na semiconductors ay Silicon, Germanium at Gallium-Arsenide.

Kaya, ano ang gumagawa ng Silicon bilang pinakahalagang materyal na semiconductor sa electronics?

Ang mga sumusunod ay ang nangungunang pinaka dahilan:


1. kasaganaan ng Silicon

Ang pinakamahalaga at pinakatanyag na dahilan para sa katanyagan ng silikon bilang isang materyal na pinili ay ang kasaganaan nito. Susunod na naaayon sa oxygen na halos 46% sa crust ng mundo, ang Silicon ay bumubuo ng 28% ng crust ng lupa. Malawak itong magagamit sa anyo ng buhangin (silica), at quartz.

Sagana sa likas na katangian

Sagana sa likas na katangian

2. Paggawa ng Silicon

Ang mga wafer ng silikon na ginagamit para sa paggawa ng mga IC at mga elektronikong sangkap ay panindang gamit ang mabisa at matipid na mga diskarte. Ang purong silikon o poly silikon ay nakuha sa pamamagitan ng mga sumusunod na hakbang:

  • Ang quartz ay ginawa upang mag-react sa coke upang makabuo ng metallurgical silikon sa isang electric furnace.
  • Ang metalurhiko ang silikon ay na-convert sa trichlorosilane (TCS) sa mga fluidized bed reactor.
  • Kasunod, ang TCS ay nalinis sa pamamagitan ng paglilinis, at pagkatapos ay nabulok papunta sa mainit na mga filament ng silikon sa isang reaktor, kasama ang hydrogen. Sa wakas, ang resulta ay isang poly-silicon rod.

Ang pamalo ng poly-silicon ay pagkatapos ay crystallized gamit ang pamamaraang Czochralski upang makakuha ng mga kristal na silikon o ingot. Ang mga ingot na ito ay sa wakas ay pinutol sa mga wafer gamit ang mga pamamaraan ng paggupit ng ID o wire cutting.

Paggawa ng Silicon

Paggawa ng Silicon

Ang lahat ng mga proseso sa itaas ay pinapabilis ang pagkamit ng kinakailangang diameter, oryentasyon, kondaktibiti, konsentrasyon ng doping at konsentrasyon ng oxygen na kinakailangan para sa paggawa ng mga wafer ng silikon.

3. Mga Katangian ng Kemikal

Ang mga katangian ng kemikal ay tumutukoy sa mga pag-aari na tungkol sa kung saan tinukoy ang reaksyon ng mga materyal sa iba. Ang mga katangian ng kemikal ay direktang nakasalalay sa istraktura ng atomic ng elemento. Ginagamit ang crystalline Silicon sa electronics, binubuo ng isang brilyante na tulad ng istraktura. Ang bawat unit unit ay binubuo ng 8 atoms sa a bravais lattice kaayusan. Ginagawa nitong lubos na matatag ang dalisay na silicon sa temperatura ng kuwarto kung ihahambing sa iba pang mga materyales tulad ng Germanium.
Kaya, ang purong silikon ay hindi gaanong maaapektuhan ng tubig, acid o singaw. Gayundin, sa mas mataas na temperatura sa isang tinunaw na estado, ang silikon ay madaling bumubuo ng mga oxide at nitride at kahit mga haluang metal.

4. Istrakturang Silicon

Ang mga pisikal na katangian ng Silicon ay nag-aambag din sa katanyagan at paggamit nito bilang isang materyal na semiconductor.

Istraktura ng silikon

Istraktura ng silikon

  • Ang Silicon ay nagtataglay ng katamtamang agwat ng enerhiya band na 1.12eV sa 0 K. Ginagawa nitong matatag ang elemento ng silikon kung ihinahambing sa Germanium at binabawasan ang pagkakataon ng kasalukuyang tagas. Ang reverse current ay nasa nano-amperes at napakababa.
  • Ang mala-kristal na istraktura ng Silicon ay binubuo ng mukha centric cubic lattice na istraktura na may 34% na density ng pag-iimpake. Pinapayagan nito ang madaling pagpapalit ng mga atom ng mga impurities sa walang laman na lugar ng sala-sala. Sa madaling salita mataas ang konsentrasyon ng doping, mga 10 ^ 21atoms / cm ^ 3.

Pinahuhusay din nito ang posibilidad ng pagdaragdag ng mga impurities tulad ng oxygen bilang mga interstitial atoms sa loob ng kristal na sala-sala. Nagbibigay ito ng isang malakas na lakas sa makina sa mga wafer laban sa iba't ibang mga uri ng stress tulad ng thermal, mechanical o gravitational.

  • Ang pasulong na boltahe para sa mga diode ng silikon ay 0.7 V, na mas mataas kung ihambing sa mga diode ng Germanium. Ginagawa nitong mas matatag ang mga ito at pinahuhusay ang paggamit ng silikon bilang mga rectifier.

5. Silicon Dioxide

Ang huli ngunit hindi ang pinakamaliit na dahilan para sa malaking katanyagan ng silikon, ay ang kadalian na bumubuo ng mga oxide. Ang silicon dioxide ay ang pinakalawak na ginagamit na insulator sa teknolohiyang IC dahil sa lubos na matatag na likas na kemikal kapag ihinahambing sa iba pang mga oksido tulad ng Germanium, na natutunaw sa tubig at nabubulok sa temperatura na 800 degree Celsius.

Silicon Dioxide

Silicon Dioxide

Ang Silicon Dioxide ay maaaring lumago ng thermally gamit ang oxygen sa mga silicon wafer sa mas mataas na temperatura o ideposito gamit ang Silane at Oxygen.

Ginamit ang silicon dioxide:

  • Sa mga diskarte sa paggawa ng IC tulad ng pag-ukit, pagsasabog, pagtatanim ng ion, atbp.
  • Sa Dielectrics para sa mga elektronikong aparato.
  • Bilang isang layer ng Ultrathin para sa mga aparato ng MOS at CMOS. Ito ay infact nadagdagan ang malawak na katanyagan ng mga aparatong CMOS na may mataas na impedance sa pag-input.
  • Sa mga 3D na aparato sa Teknolohiya ng MEMs .

Kaya, ito ang nangungunang pinakamaraming dahilan para sa pagtaas ng paggamit ng silikon sa electronics. Inaasahan namin na sa ngayon ay maaaring magkaroon ka ng isang malinaw na pag-unawa at apt na pangangatuwiran sa kung bakit ginagamit ang silicon bilang isang materyal na semiconductor para sa pagbuo ng mga proyekto na nakabatay sa electronics. Narito ang isang simple ngunit nakakaintriga na tanong para sa iyo: Bakit hindi ginagamit ang Silicon sa mga LED at diode ng larawan?

Mga Kredito sa Larawan: