Dengan istilah 'elektronik', terdapat banyak perkara yang dapat anda kaitkan, terutamanya komponen papan litar elektronik seperti transistor, diod, IC dan sebagainya. Sekiranya anda mengetahui sepenuhnya komponen-komponen ini, anda juga harus mengetahui penggunaan silikon yang berlaku dalam pembuatan komponen ini.

Kegunaan Silikon

Apa itu Silikon?

Silikon adalah bahan semikonduktor dengan nombor atom 14, terletak di kumpulan 4 jadual berkala. Silikon Amorf Tulen pertama kali disiapkan oleh Jones Jacob Berzelius pada tahun 1824, sedangkan silikon kristal pertama kali disiapkan oleh Henry Etienne pada tahun 1854.

Apa itu semikonduktor?

Semikonduktor tidak lain adalah bahan dengan sifat penebat dalam bentuk tulen dan sifat pengalir apabila didop atau ditambahkan dengan kekotoran. Semikonduktor biasanya mempunyai jurang pita (tenaga yang diperlukan agar elektron melepaskan diri dari ikatan kovalen) antara penebat (jurang pita maksimum) dan konduktor (jurang pita minimum). Pengaliran atau aliran cas dalam semikonduktor disebabkan oleh pergerakan elektron atau lubang bebas.

Sekiranya anda biasa dengan jadual berkala, anda mesti mengetahui kumpulan dalam jadual berkala. Bahan semikonduktor biasanya terdapat dalam kumpulan jadual berkala 4 atau juga hadir sebagai gabungan kumpulan 3 dan kumpulan 6, atau sebagai gabungan kumpulan 2 dan kumpulan 4 juga. Semikonduktor yang paling banyak digunakan ialah Silicon, Germanium dan Gallium-Arsenide.

Jadi, apa yang menjadikan Silicon sebagai bahan semikonduktor yang paling disukai dalam elektronik?

Berikut adalah sebab paling utama:

1. Kelimpahan Silikon

Sebab utama dan paling terkenal untuk populariti silikon sebagai bahan pilihan adalah banyaknya. Selanjutnya sejajar dengan oksigen sekitar 46% di kerak bumi, Silikon membentuk sekitar 28% kerak bumi. Ia banyak terdapat dalam bentuk pasir (silika), dan kuarza.

Kelimpahan silikon di alam semula jadi

2. Pembuatan Silikon

Wafer silikon yang digunakan untuk pengeluaran IC dan komponen elektronik dihasilkan menggunakan teknik yang berkesan dan ekonomik. Silikon tulen atau silikon poli diperoleh dengan langkah-langkah berikut:

Kuarza dibuat untuk bertindak balas dengan kok untuk menghasilkan silikon metalurgi dalam relau elektrik.
Metalurgi silikon kemudian ditukar ke trichlorosilane (TCS) dalam reaktor katil cecair.
Selepas itu, TCS disucikan dengan penyulingan, dan kemudian diuraikan ke filamen silikon panas di dalam reaktor, bersama dengan hidrogen. Akhirnya, hasilnya adalah rod poli-silikon.

Batang poli silikon kemudian dikristal menggunakan kaedah Czochralski untuk mendapatkan kristal silikon atau jongkong. Jongkong ini akhirnya dipotong menjadi wafer menggunakan kaedah pemotongan ID atau pemotongan wayar.

Pembuatan Silikon

Semua proses di atas memudahkan pencapaian diameter, orientasi, kekonduksian, kepekatan doping dan kepekatan oksigen yang diperlukan untuk pengeluaran wafer silikon.

3. Sifat Kimia

Sifat kimia merujuk kepada sifat-sifat yang berkenaan dengan reaksi bahan dengan bahan lain. Sifat kimia bergantung secara langsung pada struktur atom unsur tersebut. Kristal Silikon yang digunakan kebanyakannya dalam elektronik, terdiri daripada struktur seperti berlian. Setiap sel unit terdiri daripada 8 atom dalam a kisi bravais susunan. Ini menjadikan silikon tulen sangat stabil pada suhu bilik jika dibandingkan dengan bahan lain seperti Germanium.
Oleh itu, silikon tulen paling tidak terkena air, asid atau wap. Juga, pada suhu yang lebih tinggi dalam keadaan lebur, silikon dengan mudah membentuk oksida dan nitrida dan juga aloi.

4. Struktur Silikon

Sifat fizikal Silicon juga menyumbang kepada populariti dan penggunaannya sebagai bahan semikonduktor.

“pengaturcaraan bahasa perhimpunan 8086 contoh ”

Struktur silikon

Silikon mempunyai jurang pita tenaga sederhana 1.12eV pada 0 K. Ini menjadikan silikon sebagai elemen stabil jika dibandingkan dengan Germanium dan mengurangkan kemungkinan arus kebocoran. Arus terbalik berada dalam nano-ampere dan sangat rendah.
Struktur kristal Silicon terdiri daripada struktur kisi kubik sentris muka dengan kepadatan pembungkusan 34%. Ini membolehkan penggantian atom kekotoran dengan mudah di tempat kosong kisi. Dengan kata lain kepekatan doping agak tinggi, kira-kira 10 ^ 21atom / cm ^ 3.

Ini juga meningkatkan kemungkinan penambahan kotoran seperti oksigen sebagai atom interstisial dalam kisi kristal. Ini memberikan kekuatan mekanikal yang kuat kepada wafer terhadap pelbagai jenis tekanan seperti termal, mekanikal atau graviti.

Voltan ke hadapan untuk diod silikon ialah 0.7 V, yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan dioda Germanium. Ini menjadikannya lebih stabil dan meningkatkan penggunaan silikon sebagai penyearah.

5. Silikon Dioksida

Alasan terakhir tetapi tidak sedikit untuk populariti silikon, adalah kemudahan di mana ia membentuk oksida. Silikon dioksida adalah penebat yang paling banyak digunakan dalam teknologi IC kerana sifat kimianya yang sangat stabil jika dibandingkan dengan oksida lain seperti Germanium, yang larut dalam air dan terurai pada suhu 800 darjah Celsius.

Silikon Dioksida

“syarikat pembuatan pcb di india ”

Silicon Dioxide dapat ditanam secara termal menggunakan oksigen di atas wafer silikon pada suhu yang lebih tinggi atau disimpan menggunakan Silane dan Oksigen.

Silikon dioksida digunakan:

Dalam teknik fabrikasi IC seperti etsa, penyebaran, implantasi ion, dll.
Di Dielektrik untuk peranti elektronik.
Sebagai lapisan Ultrathin untuk peranti MOS dan CMOS. Ini telah meningkatkan populariti peranti CMOS dengan impedans input tinggi.
Dalam peranti 3D di Teknologi MEM .

Jadi, ini adalah sebab paling utama untuk peningkatan penggunaan silikon dalam elektronik. Kami harap sekarang anda mungkin sudah mendapat pemahaman yang jelas dan alasan yang tepat mengapa silikon digunakan sebagai bahan semikonduktor untuk mengembangkan projek berasaskan elektronik. Berikut adalah soalan yang mudah tetapi menarik untuk anda: Mengapa Silikon tidak digunakan dalam LED dan dioda foto?

Kredit Foto: