szilícium-alkalmazások
Szilícium
Táblázat 15.8. Egyes alkalmazások szilikátok
A forradalom mikroelektronika
Az elmúlt két-három évtizedben, a szilícium nagyon fontossá vált, mint egy félvezető anyag gyártásához használt mikroelektronikai eszközök, az úgynevezett „chips”.
Semiconductor - olyan anyag, amelynek elektromos ellenállása van egy közbenső érték közötti azokat, amelyek sajátos, a villamos szigetelő (dielektromos) és vezetékeket (asztal 15,9.).
A félvezetők gyakran szándékosan bevezetett szennyezések adalékolásával őket szabályozott mennyiségű szennyező vegyületek. Ötvözés, mivel csökkenti a különbség a vezetési sáv és a vegyértéksáv a félvezető (lásd. Sec. 2.1), és ezért, csökkenti az ellenállása. A félvezető-típusú (negatív típus) kapunk adalékolásával tiszta szilícium vagy germánium bármely elemét
Táblázat 15.9. Semiconductor szilícium tulajdonságok
Ábra. 15.9. Az adalékolt szilícium, egy - vázlatos ábrázolása Al, Si-atomot tartalmaznak, azok külső elektronok; b - félvezető: mindegyik pár elektronok kovalens kötést képez; a - típusú szennyező félvezető: jelenléte a kristályrácsban szilícium szennyező atom V. csoport elemet, például a foszfor, vezetünk be egy felesleges elektrondonor, és ez csökkenti a fajlagos ellenállás szilícium; R - szennyező félvezető p-típus: a jelenléte a kristályrácsban szilícium szennyező atom csoport III elem, mint például az alumínium, ad okot, hogy a kristályvíz elektron „lyukak”.
V csoportok, mint például a foszfor. Mivel a foszfor-atom öt külső héj elektronok, foszfor jelenlétében atomok a kristályrácsban szilícium vezet felesleges elektronokat, és így emelkedik egy hatékony negatív töltést (ábra. 15.9).
Egy félvezető p-típusú (a pozitív típus), amely egy hatékony pozitív töltés jelenléte miatt annak kristályrácsba szennyező atomok tartozó bármely eleme a III-csoport, például alumíniumból. Minden alumínium atom a szilícium rács teremt elektron lyuk, azaz. E. Pozitív töltés.
A félvezető dióda kapjuk találkozásánál a két félvezető elektróda, amelyek közül az egyik tartozik a n-típusú, és a másik jelentése - p-típusú (ábra 15.10.). Az elektronok átáramló p-típusú elektród, leállítjuk a csomópont (átmenet) a két elektród között, az úgynevezett csomópont. Elektronok áramlása fordított
Ábra. 15.10. Semiconductor dióda: felesleges elektronokat az n-típusú félvezető elektróda révén a csomópont áramlását, hogy töltse ki a „lyukak” a n-típusú félvezető elektróda.
Ábra. 15.11. Tranzisztorok, és - tranzisztor-típusú; b - típusú tranzisztor.
irányba, áthaladnak ez az átmenet, mivel jönnek a rácsot a felesleges elektronok a rács egy elektron-hiány. Ugyanez áramlását elektromos töltés lehet tekinteni ellentétes irányú mozgása elektronlyuk, vagy pozitív töltést az N-típusú elektród az n-típusú elektród.
Semiconductor szilícium diódákat használunk egyenirányítók AC, amelyek alakíthatja egyenáram. A szilícium vezérelt egyenirányító áll n-típusú és n-típusú elektród és a harmadik elektród, amely szerepet tölt egy dióda szelep. Ez egyenirányító váltakozó áramot egyenárammá csak azzal a feltétellel, hogy a szelep a diódára feszültség alacsony.
Transistor - a három-elektródos félvezető eszköz, azzal jellemezve, két félvezető elektróda típusú (vagy n-típusú) egy vékony-típusú félvezető réteg (vagy n-típusú) (ábra 15.11.). Egy ilyen eszköz lehetővé teszi, hogy ellenőrizzék a áramlását elektromos áram nagy erő alkalmazásával egy kis feszültség. Transistor-típus p vezetési típusú, és az n-típusú tranzisztor - elektronikus vezetőképesség.
Kezdete előtt minden tranzisztor helyeztük egyedi fém vagy műanyag héj. Később ezek helyére integrált áramkörök. Jelenleg az egyik apró szilícium elem a zsebszámológép program tartalmazhatja több mint 30.000 tranzisztorok, csatlakozik egyetlen integrált áramkör.
A szilikát üveget képezünk megszilárdulás folyamán az olvadt szilikátok. Mész üveg áll a kalcium-szilikát keverék és a nátrium-szilikát On a gyártás azt az előző fejezetben. Soda üveget használnak a gyártásához ablak üveg és különböző minőségű síküveg.
Boroszilikát üveg hozzávetőleg tartalmaz bór-oxidot és kis mennyiségű nátrium-oxidot és alumínium. Boroszilikát üveg, hogy ellenálljon a hőmérséklet, és van egy nagy ellenállás a vegyi anyagok, mint például a lúgok. A leggyakoribb fajta Pyrex boroszilikát üveg. Boroszilikát üveg gyártására használják a konyhai edények és üvegáruk.
Ólom üvegből van egy nagy törésmutatójú és gyártásához használt kristályüveg. Tipikus ólom üveg, amely mintegy 8% olyan oxid jó kristályüveg tartalmaz több ólom.
Készült üvegszálak különböző módokon, például csepegő olvadt üveg egy forgókorong a tűzálló anyagból. Glass roncsolja a lemezen, amely egy vékony szál. Üvegszálas előállítására használják hőszigetelő táblák az autóiparban, valamint testrészek repülőgép műszerek.
Szín adása céljából, hogy az üveg benne a gyártási folyamat során különböző oxidok beadott d-fémek. Cobalt kék ad az üveg egy rózsaszín színt mennyiségétől függően üveg jelen lévő bázikus oxidok, így például. Barna vagy zöld színezése olcsó üveg fokozat készítéséhez használt bor és a sör palack, köszönhetően a vas vegyületek, amelyek jelen vannak a homokban gyártásához használt ilyen üveg.
Optikai szálak kvarcból üveg. Kvarcüveg állítunk elő oly módon kvarc. Quartz üveg kiváló optikai átláthatóságot. Azonban, a kvarc üveg használt optikai szálak kell rendkívül tiszta. Az összegek szennyeződések mennyisége, például vas és réz, csökkenteni kell, hogy olyan mértékű, hogy az nem haladja meg az egy része 10 °. Emiatt, a kvarcüveg gyártásához használt optikai szál, közvetlenül állítjuk elő a reakciót oxigén-kloriddal hajtjuk végre gázfázisban. Klorid nyerhető rendkívül nagy tisztaságú, amely úgy jellemezhető, mint egy „elektronikus minőségű tisztaság.”
Az optikai szál van egy mag, amely arra szolgál, fényáteresztő, és a burkolóanyag a kisebb törésmutatójú, amely megakadályozza, hogy a fényveszteség keresztül az oldalsó szélekkel. Egy szál, amelynek a vastagsága egy emberi hajszál, veszi körül egy védő hüvely a szerves polimer vagy szilikon anyagból.
Vízüveg vizes nátrium-szilikát-oldatot állítunk elő, a fixáló szilícium bármilyen lúg, például nátrium-hidroxid vagy nátrium-karbonát. A nátrium-szilikát egy erős bázis. Amikor savanyítjuk gél képződik. Ez egy polimer sav, ami arra vezethető vissza, a következő szerkezetű:
Amikor melegítjük, ez az anyag a kiszáradás, és ez képez gélt. Szilikagél van egy nagyon fejlett felületre. Ezt alkalmazzák mint szárítóanyag, valamint egy inert hordozóanyagot, így bizonyos katalizátorok finomeloszlású.
Az úgynevezett polimer szerves szilikon vegyületek, amelyek képezik a csontváz váltakozó szilícium és oxigén atomok, amelyek egymáshoz vannak csatlakoztatva. Ahhoz, hogy a szilícium atomokból alkil- vagy aril-csoportok (lásd. Fejezet. 17). Példaként, az alábbi szerkezetű:
Szilikonok olajos, zsíros, vagy kauchukovidnye gyantás anyag. Ezeket úgy állítjuk elő, hidrolízissel hlorosilanov például dimetilhlorosilana alkil- vagy arilhlorosilany kapott Grignard-reagenst (lásd 19.1 ..) vagy átvezetve a gőz alkil- vagy aril-halogenidek a szilícium szemcsék jelenlétében, réz katalizátor hőmérsékleten körülbelül 300 ° C-on:
Szilikonok termikusan stabilak, és reagálnak a legtöbb vegyi. Ezek jó víztaszítása és használható vízálló anyagból. Továbbá, használják őket, mint ipari olajok, kenőanyagot és szigetelők, valamint olaj festékek, lakkok és lakkok.