'전자 공학'이라는 용어에는 연관시킬 수있는 것들이 많이 있습니다. 특히 전자 회로 기판 부품 트랜지스터, 다이오드, IC 등. 이러한 구성 요소에 대해 완전히 알고있는 경우 이러한 구성 요소의 제조에 널리 사용되는 실리콘 사용도 알고 있어야합니다.

실리콘 용도

실리콘이란?

실리콘은 주기율표의 그룹 4에 위치한 원자 번호 14의 반도체 재료입니다. 순수 비정질 실리콘은 1824 년 Jones Jacob Berzelius가 처음 제조 한 반면, 결정질 실리콘은 1854 년 Henry Etienne이 처음 제조했습니다.

반도체 란?

반도체는 순수한 형태의 절연 특성과 불순물이 도핑되거나 첨가 될 때 전도 특성을 가진 물질 일뿐입니다. 반도체는 일반적으로 절연체 (최대 밴드 갭)와 도체 (최소 밴드 갭) 사이에 밴드 갭 (전자가 공유 결합에서 분리되는 데 필요한 에너지)이 있습니다. 반도체에서 전하의 전도 또는 흐름은 자유 전자 또는 정공의 이동 때문입니다.

주기율표에 익숙하다면 주기율표의 그룹을 알고 있어야합니다. 반도체 재료는 일반적으로 주기율표의 그룹 4에 존재하거나 그룹 3과 그룹 6의 조합 또는 그룹 2와 그룹 4의 조합으로도 존재합니다. 가장 널리 사용되는 반도체는 실리콘, 게르마늄 및 갈륨 비소입니다.

그렇다면 실리콘을 전자 제품에서 가장 선호하는 반도체 재료로 만드는 것은 무엇일까요?

다음은 가장 큰 이유입니다.

1. 풍부한 실리콘

선택 재료로 실리콘이 인기를 얻은 가장 중요한 이유는 그 풍부함 때문입니다. 다음으로 지각의 약 46 % 인 산소와 함께 실리콘은 지각의 약 28 %를 형성합니다. 모래 (실리카)와 석영의 형태로 널리 이용 가능합니다.

자연의 풍부한 실리콘

2. 실리콘 제조

IC 생산에 사용되는 실리콘 웨이퍼 전자 부품 효과적이고 경제적 인 기술을 사용하여 제조됩니다. 순수한 실리콘 또는 폴리 실리콘은 다음 단계를 통해 얻을 수 있습니다.

석영은 코크스와 반응하여 전기로에서 야금 실리콘을 생성합니다.
야금술 그런 다음 실리콘이 변환됩니다 유동층 반응기에서 트리클로로 실란 (TCS)으로.
그 후, TCS는 증류에 의해 정제 된 다음 수소와 함께 반응기에서 뜨거운 실리콘 필라멘트로 분해됩니다. 마지막으로 결과물은 폴리 실리콘 막대입니다.

폴리 실리콘 막대는 Czochralski 방법을 사용하여 결정화되어 실리콘 결정 또는 잉곳을 얻습니다. 이 잉곳은 ID 절단 또는 와이어 절단 방법을 사용하여 최종적으로 웨이퍼로 절단됩니다.

실리콘 제조

위의 모든 공정은 실리콘 웨이퍼 생산에 필요한 직경, 방향, 전도도, 도핑 농도 및 산소 농도를 달성하는 데 도움이됩니다.

3. 화학적 성질

화학적 특성은 물질과 다른 물질의 반응이 정의되는 특성을 나타냅니다. 화학적 특성은 원소의 원자 구조에 직접적으로 의존합니다. 주로 전자 제품에 사용되는 결정질 실리콘은 다이아몬드와 같은 구조로 구성됩니다. 각 단위 셀은 8 개의 원자로 구성됩니다. Bravais 격자 배열. 이것은 게르마늄과 같은 다른 재료와 비교할 때 순수한 실리콘을 실온에서 매우 안정적으로 만듭니다.
따라서 순수한 실리콘은 물, 산 또는 증기의 영향을 가장 적게받습니다. 또한 용융 상태의 고온에서 실리콘은 쉽게 산화물과 질화물, 심지어 합금을 형성합니다.

4. 실리콘 구조

실리콘의 물리적 특성은 반도체 재료로서의 인기와 사용에도 기여합니다.

“어셈블리 언어 프로그래밍 8086 예제 ”

실리콘 구조

실리콘은 0K에서 1.12eV의 적당한 에너지 밴드 갭을 가지고 있습니다. 이는 게르마늄에 비해 실리콘을 안정된 요소로 만들고 누설 전류의 가능성을 줄입니다. 역전 류는 나노 암페어 단위이며 매우 낮습니다.
실리콘의 결정 구조는 34 % 패킹 밀도의면 중심 입방 격자 구조로 구성됩니다. 이를 통해 격자의 빈 곳에서 불순물 원자를 쉽게 대체 할 수 있습니다. 즉, 도핑 농도는 10 ^ 21atoms / cm ^ 3 정도로 상당히 높습니다.

이것은 또한 결정 격자 내의 틈새 원자로 산소와 같은 불순물을 추가 할 가능성을 향상시킵니다. 이것은 열적, 기계적 또는 중력과 같은 다양한 종류의 응력에 대해 웨이퍼에 강한 기계적 강도를 제공합니다.

실리콘 다이오드의 순방향 전압은 0.7V로 게르마늄 다이오드와 비교할 때 더 높습니다. 이것은 그것들을 더 안정적으로 만들고 정류기로 실리콘 사용을 향상시킵니다.

5. 이산화 규소

실리콘의 엄청난 인기에 대한 마지막 이유는 산화물을 쉽게 형성 할 수 있다는 것입니다. 이산화 규소는 수용성이고 섭씨 800도에서 분해되는 게르마늄과 같은 다른 산화물과 비교할 때 매우 안정적인 화학적 특성으로 인해 IC 기술에서 가장 널리 사용되는 절연체입니다.

이산화 규소

“오늘날 암호화에 사용되는 두 가지 유형의 암호화 시스템은 무엇입니까? ”

이산화 규소는 더 높은 온도에서 실리콘 웨이퍼 위에 산소를 사용하여 열적으로 성장하거나 실란과 산소를 사용하여 증착 할 수 있습니다.

이산화 규소가 사용됩니다.

에칭, 확산, 이온 주입 등과 같은 IC 제조 기술에서
전자 장치를위한 유전체에서.
MOS 및 CMOS 장치를위한 초박형 층. 이것은 실제로 높은 입력 임피던스를 가진 CMOS 장치의 광범위한 인기를 증가 시켰습니다.
3D 장치에서 MEMs 기술 .

따라서 이것이 전자 제품에서 실리콘 사용이 증가하는 가장 큰 이유입니다. 지금 쯤이면 실리콘이 전자 기반 프로젝트 개발을위한 반도체 재료로 사용되는 이유에 대해 명확한 이해와 적절한 추론을 얻었을 것입니다. 다음은 간단하면서도 흥미로운 질문입니다. 실리콘이 LED 및 포토 다이오드에 사용되지 않는 이유는 무엇입니까?

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