siliciului
Tabelul 15.8. Unele aplicații de silicați
Revoluția în domeniul microelectronicii
În ultimele două sau trei decenii, siliciu a devenit foarte important ca un material semiconductor utilizat pentru fabricarea de dispozitive microelectronice, numite „chips-uri.“
Semiconductor - o substanță a cărei rezistență electrică are o valoare intermediară între cele care sunt specifice izolator electric (dielectric) și conductoarele (tabelul 15.9.).
Semiconductorii sunt adesea introduse în mod deliberat impurități prin doparea acestora cantități controlate de compuși de impuritate. Alierea deoarece reduce decalajul dintre banda de conducție și banda de valență de semiconductoare (a se vedea. Sec. 2.1), și, prin urmare, reduce rezistența. -Tip semiconductor (tip negativ) se obține prin dopaj siliciu pur sau germaniu orice element
Tabelul 15.9. proprietăți Semiconductor siliciu
Fig. 15.9. siliciu dopat, o - reprezentare schematică a Al, Si atomii cu electronii lor exterioare; b - semiconductor: fiecare pereche de electroni formează o legătură covalentă; în - semiconductor de tip impuritate: prezența în rețeaua cristalină a siliciului impurității grup atom element de V, cum ar fi fosfor, introdus în ea cu un electron în exces, iar acest lucru reduce siliciu rezistivitate; r - impuritate semiconductor p-tip: prezența în rețeaua cristalină a impurității de siliciu grup atom III de element, cum ar fi aluminiul, dă naștere zăbrele de electroni „găuri“.
grupele V, cum ar fi fosfor. Deoarece atomul de fosfor are cinci înveliș exterior de electroni, prezența atomilor de fosfor în rețeaua cristalină de siliciu conduce la excesul de electroni, și, prin urmare, crește la o sarcină negativă efectivă (Fig. 15.9).
Un semiconductor p-tip (tip pozitiv) are o sarcină pozitivă eficientă datorită prezenței în zăbrele cristalină a atomilor de impuritate aparținând oricărui element al grupului III, de exemplu aluminiu. Fiecare atom de aluminiu în rețeaua de siliciu creează gaură de electroni, adică. E. sarcină pozitivă.
Dioda semiconductor este obținută la intersecția a doi electrozi semiconductori, din care unul aparține de tip n, iar celălalt este - (. Fig 15,10) de tip p. Electronii care curge prin electrodul de tip p, sunt oprite la intersecția (de tranziție) între cei doi electrozi, numită joncțiune. Electronii care curge invers
Fig. 15.10. Semiconductor dioda: excesul de electroni din electrodul semiconductor de tip n prin fluxul de joncțiune pentru a umple „găurile“ din electrodul semiconductor de tip n.
Fig. 15.11. Tranzistorii și - tip tranzistor; b - tranzistor tip.
direcție, trece prin această tranziție, deoarece acestea provin dintr-un grilaj cu excesul de electroni în rețeaua cu un deficit de electroni. Același flux de sarcină electrică poate fi considerată ca mișcare oppositely direcționată a găurilor de electroni sau sarcină pozitivă de electrod de tip n în electrod de tip n.
diode semiconductoare de siliciu sunt folosite ca redresoare de curent alternativ, care-l transforma în curent continuu. Redresorul controlat de siliciu este compus din electrod de tip n și n-tip și al treilea electrod, care joacă rolul unei supape diodă. Acest redresor convertește ca la putere DC numai în condițiile în care supapa este aplicată la joasă tensiune diode.
Tranzistorul - un dispozitiv semiconductor cu trei electrozi, în care între doi electrozi semiconductor de tip (sau n-tip) este un strat semiconductor de tip subțire (sau n-tip) (Figura 15.11.). Un astfel de dispozitiv permite de a controla fluxul de forță mare de curent electric prin aplicarea unei mici de tensiune. Tip Transistor are de tip p și conductivitate de tip n tranzistor - conductivitate electrică.
Înainte de începerea tuturor tranzistori au fost plasate în metal individuale sau carcasa de plastic. Mai târziu, au fost înlocuite cu circuite integrate. In prezent, un element de siliciu mic în programul de calculator de buzunar poate conține mai mult de 30.000 de tranzistori, conectate într-un singur circuit integrat.
Un silicat de sticlă se formează în timpul solidificării silicaților topit. sticlă de var compus din amestec silicat de calciu și silicat de sodiu La fabricarea sa menționat în capitolul anterior. sticlă Soda este folosită pentru fabricarea sticlei ferestrei și grade diferite de sticla.
sticlă borosilicată conține oxid aproximativ bor și cantități mici de oxid de sodiu și aluminiu. sticlă borosilicată pentru a rezista la temperaturi și are o rezistență ridicată la substanțe chimice, cum ar fi substanțe alcaline. Cea mai frecventa varietate este din sticlă borosilicată Pyrex. sticlă borosilicată este utilizat pentru fabricarea de ustensile de gătit și articole din sticlă.
sticlă cu plumb are un indice de refracție ridicat și este utilizat pentru fabricarea sticlei cristal. sticlă cu plumb tipic conținând circa 8% dintr-un pahar de cristal de oxid conține mai mult plumb.
Fibre de sticlă preparate în diverse moduri, de exemplu, se scurge sticla topită pe un disc rotativ a unui material refractar. Sticla zdrobește pe disc, formând un fir subțire. Din fibra de sticla este utilizat pentru producerea de panouri izolatoare din industria auto, precum și părți ale corpului în instrumente de aeronave.
Pentru a conferi culoare la sticlă în timpul procesului de fabricație a diverși oxizi administrați d-metalici. Cobalt albastru conferă sticlei o culoare roz, în funcție de cantitatea de sticlă prezentă în oxizi de bază, cum ar fi. coloratie ieftin note de sticlă de culoare brună sau verde utilizat pentru fabricarea sticlelor de vin și bere, datorată compușilor de fier, care sunt prezente în nisipul utilizat la fabricarea unei astfel de sticlă.
fibre optice din sticlă de cuarț. sticlă de cuarț a fost preparată prin topirea cuarț. sticlă de cuarț are transparență optică excelentă. Cu toate acestea, sticla de cuarț utilizat pentru fibrele optice trebuie să fie extrem de pura. Cantitățile de impurități în acestea, de exemplu, fier și cupru, trebuie reduse la un asemenea nivel încât să nu depășească o parte de 10 °. Din acest motiv, sticla de cuarț utilizat pentru fabricarea unei fibre optice, sunt preparați direct prin reacția oxigenului cu clorură efectuată în fază gazoasă. Chloride poate fi obținut cu o puritate foarte ridicată, care este caracterizat ca un „grad de puritate electronic.“
Fibra optică are un miez care servește pentru transmiterea luminii, și o placare cu un indice de refracție mai mic, ceea ce previne pierderea de lumină prin părțile laterale. O fibră având grosimea unui fir de păr uman, este înconjurat de un înveliș protector de polimer organic sau material de siliciu.
sticlă de apă este o soluție apoasă de silicat de sodiu a fost preparată, fuzionarea silice cu orice alcalin, de exemplu hidroxid de sodiu sau carbonat de sodiu. silicat de sodiu este o bază puternică. Cand este acidulată se formează gel. Este un acid polimeric, care este atribuită următoarea structură:
Când este încălzit, acest material este deshidratarea ei și formează un gel. silicagel are o suprafață foarte dezvoltată. Este folosit ca un desicant, precum și un agent purtător inert pentru unii catalizatori sunt fin divizate.
Asa numita organosiliciu polimerice care formează scheletul alternativ atomi de siliciu și oxigen, care sunt interconectate. Pentru grupările alchil sau arii atomi de siliciu legați (vezi. Cap. 17). Ca un exemplu, următoarea structură:
Siliconii sunt uleioase, grase sau kauchukovidnye substanțe rășinoase. Ele se obțin prin hidroliza hlorosilanov exemplu dimetilhlorosilana alchil- sau arilhlorosilany obținut printr-un reactiv Grignard (a se vedea secțiunea 19.1 ..) sau prin trecerea halogenuri de alchil sau vapori arii pe granulele de siliciu, în prezența unui catalizator de cupru, la o temperatură de aproximativ 300 ° C:
Siliconii sunt stabile termic și reacționează cu majoritatea substanțelor chimice. Ei au o bună impermeabilitate de apă și sunt folosite ca materiale impermeabile. Mai mult, acestea sunt utilizate ca uleiuri industriale, agenți de lubrifiere și izolatorilor precum vopsele de ulei, lacuri și vopsele.