సెమీకండక్టర్ మెటీరియల్‌గా ఎలక్ట్రానిక్స్‌లో సిలికాన్ వాడకానికి టాప్ 5 కారణాలు

సెమీకండక్టర్ మెటీరియల్‌గా ఎలక్ట్రానిక్స్‌లో సిలికాన్ వాడకానికి టాప్ 5 కారణాలు

‘ఎలక్ట్రానిక్స్’ అనే పదంతో, మీరు అనుబంధించగల అనేక విషయాలు ఉన్నాయి, ముఖ్యంగా ఎలక్ట్రానిక్ సర్క్యూట్ బోర్డు భాగాలు ట్రాన్సిస్టర్‌లు, డయోడ్‌లు, ఐసిలు మరియు మొదలైనవి. ఈ భాగాల గురించి మీకు పూర్తిగా తెలిస్తే, ఈ భాగాల తయారీలో కూడా ప్రస్తుతం ఉన్న సిలికాన్ ఉపయోగాల గురించి మీరు తెలుసుకోవాలి.



సిలికాన్ ఉపయోగాలు

సిలికాన్ ఉపయోగాలు

సిలికాన్ అంటే ఏమిటి?

సిలికాన్ అనేది 14 యొక్క అణు సంఖ్య కలిగిన సెమీకండక్టర్ పదార్థం, ఇది ఆవర్తన పట్టికలోని 4 వ సమూహంలో ఉంది. స్వచ్ఛమైన నిరాకార సిలికాన్‌ను మొట్టమొదటగా 1824 లో జోన్స్ జాకబ్ బెర్జిలియస్ తయారుచేశారు, అయితే స్ఫటికాకార సిలికాన్‌ను 1854 లో హెన్రీ ఎటియన్నే మొదట తయారు చేశారు.






సెమీకండక్టర్స్ అంటే ఏమిటి?

సెమీకండక్టర్స్ అనేది స్వచ్ఛమైన రూపంలో లక్షణాలను ఇన్సులేట్ చేయడం మరియు డోప్ చేయబడినప్పుడు లేదా మలినాలతో కలిపినప్పుడు లక్షణాలను నిర్వహించడం. సెమీకండక్టర్స్ సాధారణంగా అవాహకాలు (గరిష్ట బ్యాండ్ గ్యాప్) మరియు కండక్టర్ల (కనిష్ట బ్యాండ్ గ్యాప్) మధ్య బ్యాండ్ గ్యాప్ (సమయోజనీయ బంధం నుండి విడిపోవడానికి ఎలక్ట్రాన్లకు అవసరమైన శక్తి) కలిగి ఉంటాయి. సెమీకండక్టర్లలో చార్జ్ యొక్క ప్రసరణ లేదా ప్రవాహం ఉచిత ఎలక్ట్రాన్లు లేదా రంధ్రాల కదలిక కారణంగా ఉంటుంది.

మీకు ఆవర్తన పట్టిక గురించి తెలిసి ఉంటే, మీరు ఆవర్తన పట్టికలోని సమూహాల గురించి తెలుసుకోవాలి. సెమీకండక్టర్ పదార్థాలు సాధారణంగా ఆవర్తన పట్టిక యొక్క 4 వ సమూహంలో ఉంటాయి లేదా సమూహం 3 మరియు సమూహం 6 ల కలయికగా లేదా సమూహం 2 మరియు సమూహం 4 కలయికగా కూడా ఉంటాయి. సిలికాన్, జెర్మేనియం మరియు గాలియం-ఆర్సెనైడ్ ఎక్కువగా ఉపయోగించే సెమీకండక్టర్స్.



కాబట్టి, ఎలక్ట్రానిక్స్‌లో సిలికాన్‌ను ఎక్కువగా ఇష్టపడే సెమీకండక్టర్ పదార్థంగా మార్చడం ఏమిటి?

కిందివి చాలా ఎక్కువ కారణాలు:


1. సిలికాన్ సమృద్ధి

ఎంపిక పదార్థంగా సిలికాన్ యొక్క ప్రజాదరణకు మొట్టమొదటి మరియు ప్రముఖ కారణం దాని సమృద్ధి. భూమి యొక్క క్రస్ట్‌లో 46% ఉన్న ఆక్సిజన్‌కు అనుగుణంగా, సిలికాన్ భూమి యొక్క క్రస్ట్‌లో 28% ఏర్పడుతుంది. ఇది ఇసుక (సిలికా) మరియు క్వార్ట్జ్ రూపంలో విస్తృతంగా లభిస్తుంది.

ప్రకృతిలో సిలికాన్ సమృద్ధి

ప్రకృతిలో సిలికాన్ సమృద్ధి

2. సిలికాన్ తయారీ

ఐసిల ఉత్పత్తికి ఉపయోగించే సిలికాన్ పొరలు మరియు ఎలక్ట్రానిక్ భాగాలు సమర్థవంతమైన మరియు ఆర్థిక పద్ధతులను ఉపయోగించి తయారు చేయబడతాయి. స్వచ్ఛమైన సిలికాన్ లేదా పాలీ సిలికాన్ క్రింది దశల ద్వారా పొందబడుతుంది:

  • విద్యుత్ కొలిమిలో మెటలర్జికల్ సిలికాన్‌ను ఉత్పత్తి చేయడానికి కోక్‌తో స్పందించడానికి క్వార్ట్జ్ తయారు చేయబడింది.
  • మెటలర్జికల్ సిలికాన్ అప్పుడు మార్చబడుతుంది ద్రవీకృత బెడ్ రియాక్టర్లలో ట్రైక్లోరోసిలేన్ (టిసిఎస్) కు.
  • తదనంతరం, టిసిఎస్ స్వేదనం ద్వారా శుద్ధి చేయబడుతుంది, తరువాత హైడ్రోజన్‌తో పాటు రియాక్టర్‌లోని వేడి సిలికాన్ తంతువులపై కుళ్ళిపోతుంది. చివరగా, ఫలితం పాలీ-సిలికాన్ రాడ్.

పాలీ-సిలికాన్ రాడ్ సిజోకాన్ స్ఫటికాలు లేదా కడ్డీలను పొందటానికి జొక్రోల్స్కి పద్ధతిని ఉపయోగించి స్ఫటికీకరించబడుతుంది. ఈ కడ్డీలను చివరకు ఐడి కటింగ్ లేదా వైర్ కటింగ్ పద్ధతులను ఉపయోగించి పొరలుగా కట్ చేస్తారు.

సిలికాన్ తయారీ

సిలికాన్ తయారీ

పైన పేర్కొన్న అన్ని ప్రక్రియలు సిలికాన్ పొరల ఉత్పత్తికి అవసరమైన వ్యాసం, ధోరణి, వాహకత, డోపింగ్ ఏకాగ్రత మరియు ఆక్సిజన్ సాంద్రత సాధించడానికి దోహదపడతాయి.

3. రసాయన లక్షణాలు

రసాయన లక్షణాలు ఆ లక్షణాలను సూచిస్తాయి, దీనికి సంబంధించి ఇతరులతో పదార్థాల ప్రతిచర్య నిర్వచించబడుతుంది. రసాయన లక్షణాలు మూలకం యొక్క పరమాణు నిర్మాణంపై నేరుగా ఆధారపడి ఉంటాయి. స్ఫటికాకార సిలికాన్ ఎక్కువగా ఎలక్ట్రానిక్స్‌లో ఉపయోగించబడుతుంది, ఇది వజ్రం వంటి నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉంటుంది. ప్రతి యూనిట్ సెల్ a లో 8 అణువులను కలిగి ఉంటుంది బ్రావైస్ లాటిస్ అమరిక. ఇది జెర్మేనియం వంటి ఇతర పదార్థాలతో పోల్చినప్పుడు గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద స్వచ్ఛమైన సిలికాన్ చాలా స్థిరంగా ఉంటుంది.
అందువల్ల, స్వచ్ఛమైన సిలికాన్ నీరు, ఆమ్లం లేదా ఆవిరి ద్వారా కనీసం ప్రభావితమవుతుంది. అలాగే, కరిగిన స్థితిలో అధిక ఉష్ణోగ్రత వద్ద, సిలికాన్ సులభంగా ఆక్సైడ్లు మరియు నైట్రైడ్లను మరియు మిశ్రమాలను కూడా ఏర్పరుస్తుంది.

4. సిలికాన్ నిర్మాణం

సిలికాన్ యొక్క భౌతిక లక్షణాలు సెమీకండక్టర్ పదార్థంగా దాని ప్రజాదరణ మరియు వాడకానికి దోహదం చేస్తాయి.

సిలికాన్ నిర్మాణం

సిలికాన్ నిర్మాణం

  • సిలికాన్ 0 K వద్ద 1.12eV యొక్క మితమైన ఎనర్జీ బ్యాండ్ గ్యాప్‌ను కలిగి ఉంటుంది. ఇది జర్మనీతో పోల్చినప్పుడు సిలికాన్‌ను స్థిరమైన మూలకం చేస్తుంది మరియు లీకేజ్ కరెంట్ యొక్క అవకాశాన్ని తగ్గిస్తుంది. రివర్స్ కరెంట్ నానో-ఆంపియర్లలో ఉంది మరియు చాలా తక్కువ.
  • సిలికాన్ యొక్క స్ఫటికాకార నిర్మాణం 34% ప్యాకింగ్ సాంద్రతతో ముఖ సెంట్రిక్ క్యూబిక్ లాటిస్ నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉంటుంది. లాటిస్ యొక్క ఖాళీ ప్రదేశాలలో మలినాలను అణువులను సులభంగా ప్రత్యామ్నాయం చేయడానికి ఇది అనుమతిస్తుంది. మరో మాటలో చెప్పాలంటే, డోపింగ్ ఏకాగ్రత చాలా ఎక్కువ, సుమారు 10 ^ 21atoms / cm ^ 3.

ఇది క్రిస్టల్ లాటిస్‌లోని ఇంటర్‌స్టీషియల్ అణువులుగా ఆక్సిజన్ వంటి మలినాలను జోడించే అవకాశాన్ని కూడా పెంచుతుంది. ఇది థర్మల్, మెకానికల్ లేదా గురుత్వాకర్షణ వంటి వివిధ రకాల ఒత్తిళ్లకు వ్యతిరేకంగా పొరలకు బలమైన యాంత్రిక బలాన్ని అందిస్తుంది.

  • సిలికాన్ డయోడ్‌ల కోసం ఫార్వర్డ్ వోల్టేజ్ 0.7 V, ఇది జెర్మేనియం డయోడ్‌లతో పోల్చినప్పుడు ఎక్కువ. ఇది వాటిని మరింత స్థిరంగా చేస్తుంది మరియు సిలికాన్ ఉపయోగాలను రెక్టిఫైయర్లుగా పెంచుతుంది.

5. సిలికాన్ డయాక్సైడ్

సిలికాన్ యొక్క భారీ ప్రజాదరణకు చివరిది కాని అతి తక్కువ కారణం, ఇది ఆక్సైడ్లను ఏర్పరుస్తుంది. సిలికాన్ డయాక్సైడ్ ఐసి టెక్నాలజీలో ఎక్కువగా ఉపయోగించే అవాహకం, ఇది జర్మనీయం వంటి ఇతర ఆక్సైడ్లతో పోల్చినప్పుడు చాలా స్థిరమైన రసాయన స్వభావం కారణంగా ఉంది, ఇది నీటిలో కరిగేది మరియు 800 డిగ్రీల సెల్సియస్ ఉష్ణోగ్రత వద్ద కుళ్ళిపోతుంది.

సిలికాన్ డయాక్సైడ్

సిలికాన్ డయాక్సైడ్

సిలికాన్ డయాక్సైడ్ను అధిక ఉష్ణోగ్రత వద్ద సిలికాన్ పొరలపై ఆక్సిజన్ ఉపయోగించి థర్మల్ గా పెంచవచ్చు లేదా సిలేన్ మరియు ఆక్సిజన్ ఉపయోగించి జమ చేయవచ్చు.

సిలికాన్ డయాక్సైడ్ ఉపయోగించబడుతుంది:

  • ఎచింగ్, డిఫ్యూజన్, అయాన్ ఇంప్లాంటేషన్ వంటి ఐసి ఫాబ్రికేషన్ టెక్నిక్స్‌లో.
  • ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాల కోసం డైలెక్ట్రిక్స్లో.
  • MOS మరియు CMOS పరికరాల కోసం అల్ట్రాథిన్ పొరగా. ఇది అధిక ఇన్పుట్ ఇంపెడెన్స్‌తో CMOS పరికరాల యొక్క విస్తృత ప్రజాదరణను పెంచింది.
  • లో 3D పరికరాల్లో MEMs టెక్నాలజీ .

కాబట్టి, ఎలక్ట్రానిక్స్లో సిలికాన్ వాడకం పెరగడానికి ఇవి అగ్ర కారణాలు. ఎలక్ట్రానిక్స్ ఆధారిత ప్రాజెక్టులను అభివృద్ధి చేయడానికి సిలికాన్‌ను సెమీకండక్టర్ పదార్థంగా ఎందుకు ఉపయోగిస్తున్నారనే దానిపై మీకు స్పష్టమైన అవగాహన మరియు సరైన తార్కికం లభించిందని మేము ఆశిస్తున్నాము. మీ కోసం ఇక్కడ సరళమైన మరియు చమత్కారమైన ప్రశ్న ఉంది: సిలికాన్ LED లు మరియు ఫోటో డయోడ్‌లలో ఎందుకు ఉపయోగించబడలేదు?

ఫోటో క్రెడిట్స్: