Το πυρίτιο είναι ημιαγωγός

Το πυρίτιο είναι ημιαγωγός

Η απάντηση είναι: Το πυρίτιο είναι ημιαγωγός Λύση: σωστά

Είστε παθιασμένοι με την τεχνολογία και θέλετε να μάθετε περισσότερα για τον κόσμο των ημιαγωγών; Αν ναι, έχετε έρθει στο σωστό μέρος! Το πυρίτιο είναι ένας από τους πιο σημαντικούς και ευρέως χρησιμοποιούμενους ημιαγωγούς στα ηλεκτρονικά σήμερα. Σε αυτήν την ανάρτηση ιστολογίου, θα εξερευνήσουμε τι είναι η σιλικόνη και πώς λειτουργεί.

Τι είναι το πυρίτιο;

Το πυρίτιο είναι ένας ημιαγωγός με ατομικό αριθμό 14. Στη Γη, το πυρίτιο βρίσκεται σε μια ποικιλία στοιχείων, αλλά πιο συχνά εμφανίζεται ως διοξείδιο του πυριτίου, νιτρίδιο του πυριτίου και καρβίδιο του πυριτίου. Το πυρίτιο είναι ένα σκληρό, εύθραυστο, κρυσταλλικό στερεό με μπλε-γκρι χρώμα. Το πυρίτιο είναι ένα μέταλλο με τέσσερα ηλεκτρόνια σθένους στην εξώτατη τροχιά. Όταν το πυρίτιο είναι καθαρό, δεν είναι αγωγός με την πραγματική έννοια της λέξης, αλλά άγει τον ηλεκτρισμό υπό ορισμένες συνθήκες. Το πυρίτιο χρησιμοποιείται συνήθως σε συσκευές ημιαγωγών, όπου λειτουργεί ως εγγενής ημιαγωγός.

Αφθονία πυριτίου στη Γη

Το πυρίτιο είναι ένα από τα πιο κοινά στοιχεία στη Γη και βρίσκεται σχεδόν σε κάθε τύπο βράχου και χώματος. Αποτελεί το 27.7% του φλοιού της Γης και είναι το δεύτερο πιο άφθονο στοιχείο στον φλοιό μετά το οξυγόνο. Το πυρίτιο είναι επίσης το έβδομο πιο άφθονο στοιχείο στο σύμπαν και το δεύτερο πιο άφθονο στοιχείο στον πλανήτη, μετά το οξυγόνο. Επιπλέον, το πυρίτιο είναι ένα από τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα στοιχεία σε σύγχρονες ηλεκτρονικές συσκευές και συσκευές ημιαγωγών. Το πυρίτιο είναι ημιαγωγός, που σημαίνει ότι έχει την ικανότητα να μεταφέρει ηλεκτρισμό. Αυτό το καθιστά σημαντικό για συσκευές όπως τσιπ υπολογιστών και κινητά τηλέφωνα, επειδή τους επιτρέπει να λειτουργούν. Το πυρίτιο χρησιμοποιείται επίσης σε άλλες ηλεκτρονικές συσκευές όπως τηλεοράσεις και οθόνες υπολογιστών.

Η ατομική δομή του πυριτίου

Το πυρίτιο είναι ένα μπλε-γκρι κρυσταλλικό στερεό με σκληρότητα Mohs 7. Είναι ένα χημικό στοιχείο με σύμβολο Si και ατομικό αριθμό 14. Το πυρίτιο είναι το δεύτερο πιο άφθονο στοιχείο στον φλοιό της Γης, αποτελώντας περίπου το 8% της συνολικής μάζας του πλανήτη. Το πυρίτιο βρίσκεται κυρίως σε πετρώματα και ορυκτά, αλλά βρίσκεται επίσης στο νερό και τον αέρα. Το πυρίτιο χρησιμοποιείται σε μια ποικιλία προϊόντων, συμπεριλαμβανομένων προηγμένων συσκευών ημιαγωγών και ηλιακών κυψελών ενέργειας.

Κάθε άτομο πυριτίου μοιράζεται τέσσερα ηλεκτρόνια με τέσσερα γειτονικά άτομα πυριτίου. Αυτή η κοινή χρήση ηλεκτρονίων οδηγεί σε μια κανονική, περιοδική δομή που ονομάζεται κρυσταλλικό πλέγμα, στο οποίο κάθε άτομο καταλαμβάνει μια συγκεκριμένη θέση. Στα ηλεκτρονικά στερεάς κατάστασης, το καθαρό πυρίτιο ή το γερμάνιο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως εγγενής ημιαγωγός που αποτελεί το σημείο εκκίνησης για την κατασκευή. Το πυρίτιο είναι επίσης συστατικό γυαλιού και κεραμικών υλικών.

Το πυρίτιο πιστεύεται ότι είναι ένα κοσμικό προϊόν απορρόφησης σωματιδίων άλφα, σε θερμοκρασία περίπου 109 Κ, από πυρήνες άνθρακα-12, οξυγόνο-16 και νέον-20.

Παραδείγματα ημιαγωγών

Μερικά παραδείγματα ημιαγωγών είναι το πυρίτιο, το γερμάνιο, το αρσενίδιο του γαλλίου και στοιχεία κοντά στη λεγόμενη «μεταλλική σκάλα» στον περιοδικό πίνακα. Το πυρίτιο είναι το πιο κοινό και βασικό υλικό ημιαγωγών και χρησιμοποιείται σε μια ποικιλία ηλεκτρονικών συσκευών. Το πυρίτιο είναι κρίσιμο για τη βιομηχανία ηλεκτρονικών ισχύος και χρησιμοποιείται σε διακόπτες, κυκλώματα και πύλες σε ηλεκτρονικό εξοπλισμό. Το πυρίτιο χρησιμοποιείται επίσης σε ηλιακά κύτταρα, φώτα LED και οθόνες αφής.

Είναι το πυρίτιο ημιαγωγός;

Ναι, τα περισσότερα τσιπ και τρανζίστορ ημιαγωγών είναι κατασκευασμένα από πυρίτιο, το οποίο είναι η προτιμώμενη πρώτη ύλη λόγω της σταθερής του σύνθεσης και του χαμηλού κόστους του. Το πυρίτιο είναι το 4ο στοιχείο της ομάδας που παρουσιάζει τη συμπεριφορά των μετάλλων και έχει XNUMX ηλεκτρόνια σθένους στο εξώτατο τροχιακό δεσμού ηλεκτρονίων. Το πυρίτιο δεν είναι αγωγός με την αληθινή έννοια της λέξης, αλλά φέρει ηλεκτρισμό υπό ορισμένες συνθήκες. Το πυρίτιο είναι ημιαγωγός, πράγμα που σημαίνει ότι έχει την ικανότητα να μεταφέρει ηλεκτρισμό και να λειτουργεί ως μονωτής υπό άλλες συνθήκες. Το πυρίτιο χρησιμοποιείται συνήθως σε συσκευές ημιαγωγών λόγω των πολλών ιδιοτήτων του, όπως η ικανότητά του να αντιστέκεται στη διάβρωση και τη θερμότητα.

Ο ρόλος του πυριτίου στα ηλεκτρονικά

Το πυρίτιο είναι ημιαγωγός, πράγμα που σημαίνει ότι έχει την ικανότητα να μεταφέρει ηλεκτρισμό υπό ορισμένες συνθήκες και να λειτουργεί ως μονωτής υπό άλλες. Το πυρίτιο χρησιμοποιείται κυρίως για την κατασκευή συσκευών ημιαγωγών, όπως τρανζίστορ και ολοκληρωμένων κυκλωμάτων, και η αφθονία του το καθιστά δημοφιλές υλικό για αυτούς τους τύπους ηλεκτρονικών. Επιπλέον, το πυρίτιο χρησιμοποιείται σε εγγενή υλικά ημιαγωγών, τα οποία είναι απαραίτητα για την ανάπτυξη ηλεκτρονικών συσκευών στο μέλλον.

Η κρυσταλλική δομή του πυριτίου

Η κρυσταλλική δομή του πυριτίου έχει σχήμα ρόμβου και αποτελείται από δύο επικαλυπτόμενα πρωτόγονα πλέγματα με επίκεντρο την όψη (fcc). Αυτή η κρυσταλλική δομή είναι κοινή σε όλους τους εγγενείς ημιαγωγούς. Οι ηλεκτρονικές ιδιότητες του πυριτίου οφείλονται στη διάταξη των ηλεκτρονίων του σε αυτά τα πλέγματα.

εγγενείς ημιαγωγοί

Το εγγενές πυρίτιο ημιαγωγών (ή γερμάνιο) είναι εμποτισμένο με μια μικρή ποσότητα 5-σθενών στοιχείων, όπως ο φώσφορος και τα άτομα φωσφόρου. Ως αποτέλεσμα, οι εγγενείς ημιαγωγοί συμπεριφέρονται ως τέλειοι μονωτές σε θερμοκρασίες πάνω από το απόλυτο μηδέν. Οι εγγενείς ημιαγωγοί χρησιμοποιούνται συχνά σε συσκευές ημιαγωγών επειδή επιτρέπουν στα ηλεκτρόνια να ρέουν ελεύθερα χωρίς την παρεμβολή ελεύθερων ηλεκτρονίων. Αυτό είναι σημαντικό γιατί επιτρέπει την κατασκευή ηλεκτρονικών συσκευών μικρότερης και ταχύτερης από συσκευές κατασκευασμένες από υλικά όπως το πυρίτιο που στην ουσία δεν είναι ημιαγωγοί.

Η χρήση του πυριτίου στα ηλεκτρονικά

Σήμερα, το πυρίτιο χρησιμοποιείται ευρέως στα ηλεκτρονικά λόγω ενός μικρού μέρους του στοιχείου πυριτίου υψηλής καθαρότητας που χρησιμοποιείται σε συσκευές ημιαγωγών. Το πυρίτιο είναι ένα κοινό υλικό ημιαγωγών στη μικροηλεκτρονική και σε όλες τις ηλεκτρονικές συσκευές. Η χαμηλή τιμή του πυριτίου είναι ο λόγος για τον οποίο το Si χρησιμοποιείται ευρέως στα ηλεκτρονικά.

Ο ρόλος του πυριτίου σε συσκευές ημιαγωγών

Το πυρίτιο είναι ένα υλικό ημιαγωγών που χρησιμοποιείται για την κατασκευή συσκευών, καθώς και εγγενές σε πολλές συσκευές ημιαγωγών. Η κρυσταλλική δομή και η αφθονία του πυριτίου στη Γη το καθιστούν εξαιρετική επιλογή για ημιαγωγούς. Η ευκολία κατασκευής του Silicon και το bandgap του επιτρέπουν να χρησιμοποιείται σε μεγάλη ποικιλία ηλεκτρονικών συσκευών. Το πυρίτιο χρησιμοποιείται επίσης σε διόδους, θυρίστορ, IGBT, τρανζίστορ MOSFET και άλλες συσκευές ημιαγωγών.

Ιδιότητες πυριτίου

Το πυρίτιο είναι ένα συμπαγές αλλά εύθραυστο κρυσταλλικό στερεό, με μπλε-γκρι μεταλλική λάμψη, καθώς και τετρασθενές πυρίτιο, δηλαδή το σθένος του είναι 4. Το πυρίτιο είναι ένα ευέλικτο υλικό με πολλές χρήσεις, συμπεριλαμβανομένης της κατασκευής ενώσεων σιλικόνης και υλικών με βάση τη σιλικόνη . Έχει επίσης μηχανικές ιδιότητες ενδιάμεσες μεταξύ άνθρακα και γερμανίου, γεγονός που το καθιστά χρήσιμο ως ημιαγωγός. Επιπλέον, το πυρίτιο έχει χαμηλότερη ενέργεια δεσμού στο κρυσταλλικό πυρίτιο, γεγονός που το καθιστά λιγότερο λιώσιμο και μαλακότερο από το διαμάντι. Τέλος, το πυρίτιο είναι συστατικό των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, συμπεριλαμβανομένης της ηλιακής και της αιολικής ενέργειας.

Χρήσεις πυριτίου

Το πυρίτιο είναι ένα άφθονο μέταλλο που βρίσκεται σε πολλά διαφορετικά μέρη σε όλο τον κόσμο και χρησιμοποιείται συχνά σε οικοδομικά υλικά, τρανζίστορ, τσιπ υπολογιστών και ηλιακά κύτταρα. Ωστόσο, η πιο γνωστή χρήση του είναι σε ηλεκτρονικές συσκευές και στον ενεργειακό τομέα λόγω των ημιαγωγικών ιδιοτήτων του. Το πυρίτιο χρησιμοποιείται επίσης ευρέως στη βιομηχανία καλλυντικών, τροφίμων και φαρμακευτικών προϊόντων. Ενώ η σιλικόνη έχει πολλές πιθανές μελλοντικές χρήσεις, είναι σημαντικό να έχετε κατά νου ότι είναι επίσης επιρρεπής σε ζημιές από ακραίες θερμοκρασίες και ηλεκτρικά πεδία.

ενώσεις σιλικόνης

Υπάρχει μια ποικιλία από ενώσεις σιλικόνης διαθέσιμες, καθεμία με το δικό της σύνολο ιδιοτήτων και χρήσεων. Σε αυτό το άρθρο θα επικεντρωθούμε στις ενώσεις σιλικόνης και στις ιδιότητές τους. Θα συζητήσουμε επίσης τις χρήσεις του πυριτίου στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και τις δυνατότητές του στο μέλλον.

Το πυρίτιο στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας

Το πυρίτιο είναι το πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο υλικό για ηλιακά κύτταρα λόγω της φυσικής αφθονίας, της σταθερότητας, της μη τοξικότητας και της καθιερωμένης διύλισης και επεξεργασίας του. Τα σημερινά ηλιακά κύτταρα πυριτίου προσφέρουν έναν συνδυασμό υψηλής απόδοσης, χαμηλού κόστους και μεγάλης διάρκειας ζωής. Οι ενότητες αναμένεται να διαρκέσουν 25 χρόνια ή περισσότερο. Τα φωτοβολταϊκά ηλιακά πάνελ χρησιμοποιούν υλικά ημιαγωγών που απορροφούν φωτόνια της ηλιακής ενέργειας και τα μετατρέπουν σε ηλεκτρική ενέργεια. Το ντοπαρισμένο κρυσταλλικό πυρίτιο είναι ο πιο κοινός τύπος ηλιακών κυψελών που χρησιμοποιείται σήμερα. Ωστόσο, υπάρχουν πολλά υποσχόμενα υλικά ηλιακών κυψελών που αναπτύσσονται που έχουν τη δυνατότητα να βελτιώσουν την τρέχουσα τεχνολογία ηλιακών κυττάρων.

Μέλλον πυριτίου

Το μέλλον της τεχνολογίας πυριτίου είναι λαμπρό. Το πυρίτιο ήταν ένα εξαιρετικό υλικό στο παρελθόν και εξακολουθεί να είναι το υλικό επιλογής για μικροηλεκτρονικές συσκευές. Παρά την ευρεία χρήση της, η τεχνολογία πυριτίου εξακολουθεί να βρίσκεται υπό ταχεία ανάπτυξη. Οι ιδιότητες της σιλικόνης διερευνώνται συνεχώς και νέες χρήσεις της σιλικόνης ανακαλύπτονται συνεχώς. Το πυρίτιο χρησιμοποιείται επίσης σε ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και το μέλλον του ως βασικό συστατικό σε ηλεκτρονικές συσκευές φαίνεται πολλά υποσχόμενο.