Hvad er høj-metallisk silicium?
Metallisk silicium med høj-renhed fremstilles ved karbotermisk reduktion af kvarts i neddykkede lysbueovne efterfulgt af raffinering. Afhængigt af målanvendelsen renses det yderligere ad kemisk vej til polysilicium eller zone-raffineret materiale. Forskellen mellem metallurgisk-silicium, som typisk er omkring 98-99 % rent, og kvaliteter med højere renhed har betydning, fordi hver applikation har en forskellig tolerance for urenheder. Høj renhed sikrer lav elektrisk modstand og minimerer urenheder, der kan forstyrre elektronstrømmen eller forringe materialeegenskaber.
Halvlederindustri: Substrater til integrerede kredsløb
I halvlederindustrien omdannes silicium med høj-renhed til monokrystallinske wafere, der tjener som substrater, hvorpå transistorer, dioder og andre elektroniske komponenter fremstilles. Ydeevnen, udbyttet og pålideligheden af chips afhænger af waferens krystallografiske perfektion og kemiske renhed. Fler-trinsoprensning, inklusive Siemens-processen til polysilicium- og Czochralski-krystalvækst, bruges til at opnå den ønskede kvalitet. I moderne mikroprocessorer er milliarder af transistorer bygget på siliciumwafers lavet af metallisk silicium med høj-renhed.
Solenergi: Monokrystallinske og polykrystallinske celler
Silicium med høj-renhed er det dominerende basismateriale til fotovoltaiske celler. I solceller exciterer fotoner fra sollys elektroner i silicium og skaber en elektrisk strøm; silicium med høj-renhed reducerer rekombinationen af elektroner og huller, hvilket forbedrer konverteringseffektiviteten. Monokrystallinske siliciumceller dyrkes som enkeltkrystaller for den højeste effektivitet, mens polykrystallinske siliciumceller støbes i blokke til lavere omkostninger. Begge ruter starter fra silicium med høj-renhed, hvilket har gjort silicium til det mest udbredte fotovoltaiske materiale i solcelleanlæg og tagsystemer.
Optoelektronik: LED'er, laserdioder og siliciumfotonik
I optoelektronik understøtter metallisk silicium med høj-renhed flere enhedsfamilier. Selvom det ikke er det primære-lysemitterende materiale i LED'er, kan silicium bruges som et substrat eller i emballage- og varmeafledningskomponenter; dens høje termiske ledningsevne hjælper med at fjerne varme og forbedrer LED'ens levetid og ydeevne. I laserdioder er silicium-baseret fotonik et spirende felt, hvor silicium integrerer optiske og elektroniske komponenter på en enkelt chip, hvilket giver en stabil platform for enheder, der bruges i optiske kommunikationssystemer, stregkodescannere og medicinsk udstyr.
Kemisk industri: Silikoner og silicium-baserede legeringer
Metallisk silicium med høj-renhed er et nøgleråmateriale til fremstilling af silikoner, en familie af syntetiske polymerer, der bruges på tværs af bil-, bygge- og forbrugsvareindustrien. Reaktionen af silicium med organiske forbindelser producerer silikonepolymerer med høj varmebestandighed, vandafvisende og fleksibilitet, og silicium med høj -renhed sikrer kvaliteten og konsistensen af de endelige produkter. Silicium bruges også i-højtydende silicium-baserede legeringer; for eksempel anvendes silicium-aluminiumslegeringer med lav densitet, høj styrke og god termisk stabilitet i luftfartskomponenter såsom motordele og strukturelle elementer.
Ofte stillede spørgsmål
Hvad er forskellen mellem siliciummetal og polysilicium?
Siliciummetal er metallurgisk silicium raffineret fra kvarts, mens polysilicium er en form med højere -renhed, der produceres ved kemiske rensningsveje såsom Siemens-processen, der bruges til halvledere og solceller.
Hvilken renhed er nødvendig for halvlederapplikationer?
Halvleder-silicium skal være ekstremt rent, typisk med urenhedsniveauer i dele-pr.-milliard, fordi selv sporforurenende stoffer forringer enhedens ydeevne.
Hvorfor bruges silicium i solceller?
Silicium omdanner effektivt sollys til elektricitet, og silicium med høj-renhed reducerer elektron-hul-rekombination, hvilket forbedrer konverteringseffektiviteten. Det er rigeligt, velforstået og det mest udbredte fotovoltaiske materiale.
Hvad er silikoner lavet af?
Silikoner er syntetiske polymerer fremstillet ved at reagere silicium med organiske forbindelser. Silicium med høj-renhed er et nøgleråmateriale, der sikrer produktkvalitet og konsistens.
Anvendes silicium med høj-renhed i LED'er?
Silicium er ikke det vigtigste-lysemitterende materiale i LED'er, men det bruges som et substrat og i emballage- og varmeafledningskomponenter på grund af dets høje termiske ledningsevne.
Hvad er hovedanvendelsen af metallurgisk-silicium?
Metallurgisk-silicium bruges hovedsageligt i aluminiumslegeringer, silikoner og andre kemiske produkter, mens der kræves højere-renhedsgrader til halvledere og solceller.