Krzem jest półprzewodnikiem
Odpowiedź brzmi: Krzem jest półprzewodnikiem Rozwiązanie: Prawidłowy
Czy pasjonujesz się technologią i chcesz dowiedzieć się więcej o świecie półprzewodników? Jeśli tak, trafiłeś we właściwe miejsce! Krzem jest jednym z najważniejszych i najczęściej stosowanych półprzewodników we współczesnej elektronice. W tym poście na blogu przyjrzymy się, czym jest silikon i jak działa.
Co to jest krzem?
Krzem jest półprzewodnikiem o liczbie atomowej 14. Na Ziemi krzem występuje w różnych pierwiastkach, ale najczęściej występuje jako dwutlenek krzemu, azotek krzemu i węglik krzemu. Krzem jest twardym, kruchym, krystalicznym ciałem stałym o niebiesko-szarym kolorze. Krzem jest metalem z czterema elektronami walencyjnymi na najbardziej zewnętrznej powłoce. Kiedy krzem jest czysty, nie jest przewodnikiem w prawdziwym tego słowa znaczeniu, ale przewodzi prąd elektryczny w określonych warunkach. Krzem jest powszechnie stosowany w urządzeniach półprzewodnikowych, gdzie działa jako samoistny półprzewodnik.
Obfitość krzemu na Ziemi
Krzem jest jednym z najbardziej powszechnych pierwiastków na Ziemi i występuje w prawie każdym rodzaju skały i gleby. Stanowi 27.7% skorupy ziemskiej i jest drugim najbardziej rozpowszechnionym pierwiastkiem w skorupie po tlenie. Krzem jest również siódmym najbardziej rozpowszechnionym pierwiastkiem we wszechświecie i drugim najbardziej rozpowszechnionym pierwiastkiem na planecie, po tlenie. Ponadto krzem jest jednym z najczęściej stosowanych pierwiastków we współczesnej elektronice i urządzeniach półprzewodnikowych. Krzem jest półprzewodnikiem, co oznacza, że ma zdolność przewodzenia prądu elektrycznego. To sprawia, że jest to ważne dla urządzeń takich jak chipy komputerowe i telefony komórkowe, ponieważ umożliwia im działanie. Krzem jest również używany w innych urządzeniach elektronicznych, takich jak telewizory i monitory komputerowe.
Struktura atomowa krzemu
Krzem to niebiesko-szare krystaliczne ciało stałe o twardości w skali Mohsa 7. Jest to pierwiastek chemiczny o symbolu Si i liczbie atomowej 14. Krzem jest drugim najbardziej rozpowszechnionym pierwiastkiem w skorupie ziemskiej, stanowiącym około 8% całkowitej masy planety. Krzem występuje głównie w skałach i minerałach, ale występuje również w wodzie i powietrzu. Krzem jest używany w wielu produktach, w tym w zaawansowanych urządzeniach półprzewodnikowych i ogniwach słonecznych.
Każdy atom krzemu dzieli cztery elektrony z czterema sąsiednimi atomami krzemu. To współdzielenie elektronów skutkuje regularną, okresową strukturą zwaną siecią krystaliczną, w której każdy atom zajmuje określone miejsce. W elektronice półprzewodnikowej czysty krzem lub german może być używany jako wewnętrzny półprzewodnik, który stanowi punkt wyjścia do produkcji. Krzem jest również składnikiem szkła i materiałów ceramicznych.
Uważa się, że krzem jest kosmicznym produktem absorpcji cząstek alfa w temperaturze około 109 K przez jądra węgla-12, tlenu-16 i neonu-20.
Przykłady półprzewodników
Niektóre przykłady półprzewodników to krzem, german, arsenek galu i pierwiastki w pobliżu tak zwanej „metalicznej klatki schodowej” w układzie okresowym. Krzem jest najbardziej powszechnym i podstawowym materiałem półprzewodnikowym i jest stosowany w różnych urządzeniach elektronicznych. Krzem ma kluczowe znaczenie dla przemysłu energoelektroniki i jest używany w przełącznikach, obwodach i bramkach w sprzęcie elektronicznym. Krzem jest również używany w ogniwach słonecznych, lampach LED i ekranach dotykowych.
Czy krzem jest półprzewodnikiem?
Tak, większość układów półprzewodnikowych i tranzystorów jest wykonana z krzemu, który jest preferowanym surowcem ze względu na jego stabilny skład i niski koszt. Krzem jest pierwiastkiem z 4. grupy, który wykazuje zachowanie metali i ma XNUMX elektrony walencyjne na najbardziej zewnętrznym orbicie wiążącym elektrony. Krzem nie jest przewodnikiem w prawdziwym tego słowa znaczeniu, ale w pewnych warunkach przewodzi elektryczność. Krzem jest półprzewodnikiem, co oznacza, że może przewodzić prąd elektryczny i działać jako izolator w innych warunkach. Krzem jest powszechnie stosowany w urządzeniach półprzewodnikowych ze względu na wiele właściwości, takich jak odporność na korozję i ciepło.
Rola krzemu w elektronice
Krzem jest półprzewodnikiem, co oznacza, że w pewnych warunkach może przewodzić prąd elektryczny, aw innych działać jako izolator. Krzem jest używany przede wszystkim do produkcji urządzeń półprzewodnikowych, takich jak tranzystory i układy scalone, a jego obfitość sprawia, że jest popularnym materiałem do tego typu elektroniki. Ponadto krzem jest stosowany w samoistnych materiałach półprzewodnikowych, które są niezbędne do rozwoju urządzeń elektronicznych w przyszłości.
Struktura krystaliczna krzemu
Struktura krystaliczna krzemu ma kształt rombu i składa się z dwóch nachodzących na siebie prymitywnych sieci centrowanych na twarz (fcc). Ta struktura krystaliczna jest wspólna dla wszystkich półprzewodników samoistnych. Właściwości elektroniczne krzemu wynikają z ułożenia jego elektronów w tych sieciach.
półprzewodniki wewnętrzne
Samoistny półprzewodnikowy krzem (lub german) jest domieszkowany niewielką ilością 5-wartościowych pierwiastków, takich jak fosfor i atomy fosforu. W rezultacie samoistne półprzewodniki zachowują się jak doskonałe izolatory w temperaturach powyżej zera absolutnego. Półprzewodniki samoistne są często stosowane w urządzeniach półprzewodnikowych, ponieważ umożliwiają swobodny przepływ elektronów bez ingerencji swobodnych elektronów. Jest to ważne, ponieważ pozwala budować mniejsze i szybsze urządzenia elektroniczne niż urządzenia wykonane z materiałów takich jak krzem, które w istocie nie są półprzewodnikami.
Zastosowanie krzemu w elektronice
Obecnie krzem jest szeroko stosowany w elektronice ze względu na niewielką część pierwiastka krzemowego o wysokiej czystości stosowanego w urządzeniach półprzewodnikowych. Krzem jest powszechnym materiałem półprzewodnikowym w mikroelektronice i wszystkich urządzeniach elektronicznych. Niska cena krzemu jest powodem, dla którego Si jest szeroko stosowany w elektronice.
Rola krzemu w przyrządach półprzewodnikowych
Krzem jest materiałem półprzewodnikowym używanym do produkcji urządzeń, a także jest nieodłącznym elementem wielu urządzeń półprzewodnikowych. Krystaliczna struktura i obfitość krzemu na Ziemi sprawiają, że jest to doskonały wybór dla półprzewodników. Łatwość wytwarzania i pasmo wzbronione krzemu pozwalają na stosowanie go w szerokiej gamie urządzeń elektronicznych. Krzem jest również stosowany w diodach, tyrystorach, tranzystorach IGBT, tranzystorach MOSFET i innych urządzeniach półprzewodnikowych.
Właściwości krzemu
Krzem jest stałym, ale kruchym, krystalicznym ciałem stałym o niebieskawo-szarym metalicznym połysku, a także czterowartościowym krzemem, tj. jego wartościowość wynosi 4. Krzem jest wszechstronnym materiałem o wielu zastosowaniach, w tym do produkcji związków silikonowych i materiałów na bazie silikonu . Ma również właściwości mechaniczne pośrednie między węglem a germanem, co czyni go użytecznym jako półprzewodnik. Ponadto krzem ma niższą energię wiązania w krzemie krystalicznym, co czyni go mniej topliwym i bardziej miękkim niż diament. Wreszcie krzem jest składnikiem odnawialnych źródeł energii, w tym energii słonecznej i wiatrowej.
Zastosowania krzemu
Krzem jest powszechnie występującym metalem występującym w wielu różnych miejscach na całym świecie i jest często używany w materiałach budowlanych, tranzystorach, chipach komputerowych i ogniwach słonecznych. Jednak jego najbardziej znane zastosowanie to urządzenia elektroniczne i sektor energetyczny ze względu na swoje właściwości półprzewodnikowe. Krzem jest również szeroko stosowany w przemyśle kosmetycznym, spożywczym i farmaceutycznym. Chociaż silikon ma wiele potencjalnych zastosowań w przyszłości, należy pamiętać, że jest on również podatny na uszkodzenia spowodowane ekstremalnymi temperaturami i polami elektrycznymi.
związki silikonowe
Dostępnych jest wiele związków silikonowych, z których każdy ma własny zestaw właściwości i zastosowań. W tym artykule skupimy się na związkach silikonowych i ich właściwościach. Omówimy również zastosowania krzemu w energetyce odnawialnej i jego potencjał w przyszłości.
Krzem w energii odnawialnej
Krzem jest najczęściej stosowanym materiałem do ogniw słonecznych ze względu na jego naturalną obfitość, stabilność, nietoksyczność oraz ugruntowaną rafinację i przetwarzanie. Dzisiejsze krzemowe ogniwa słoneczne oferują połączenie wysokiej wydajności, niskich kosztów i długiej żywotności. Oczekuje się, że moduły będą działać przez 25 lat lub dłużej. Panele fotowoltaiczne wykorzystują materiały półprzewodnikowe, które pochłaniają fotony energii słonecznej i przekształcają je w energię elektryczną. Domieszkowany krzem krystaliczny jest obecnie najczęściej używanym rodzajem ogniw słonecznych. Jednak opracowywanych jest kilka obiecujących materiałów do ogniw słonecznych, które mogą ulepszyć obecną technologię ogniw słonecznych.
Silikonowa przyszłość
Przyszłość technologii krzemowej rysuje się w jasnych barwach. Krzem był wspaniałym materiałem w przeszłości i nadal jest materiałem z wyboru w urządzeniach mikroelektronicznych. Pomimo szerokiego zastosowania, technologia krzemowa wciąż podlega szybkiemu rozwojowi. Właściwości silikonu są stale badane i cały czas odkrywane są nowe zastosowania silikonu. Krzem jest również wykorzystywany w odnawialnych źródłach energii, a jego przyszłość jako kluczowego komponentu urządzeń elektronicznych wygląda bardzo obiecująco.
