الاستقصاءات عن أحد العناصر الداخلة في صناعة الإلكترونيات، والصناعات الإلكترونية تستخدم العديد من العناصر الكيميائية الموصلة وغير الموصلة للتيار الكهربائي، وكذلك تستخدم عناصر أشباه الموصلات، وأهمها السيليكون ومميزاته. .
ابحث عن أحد المكونات المشاركة في صناعة الإلكترونيات.
عنصر السيليكون الأحادي هو أساس معظم الإلكترونيات اليوم. رقائق السيليكون المصنوعة من السيليكون هي التي تشغل كل شيء من أجهزة الكمبيوتر العملاقة إلى الهواتف الذكية إلى أفران الميكروويف، ويستخدم السيليكون في الأجهزة الإلكترونية لأنه عنصر له خصائص خاصة جدًا، ومن أهم خصائصه. وهو ما يعني أنه يوصل الكهرباء في بعض الأحوال ويعمل كعازل في حالات أخرى. يمكن تعديل الخصائص الكهربائية للسيليكون من خلال عملية تسمى المنشطات. هذه الخصائص تجعله مادة مثالية لصنع الترانزستورات التي تضخم الإشارات الكهربائية، وخصائص السيليكون ليست السبب الوحيد لكونه مثاليًا. بالنسبة للأجهزة الإلكترونية، ولكن نظرًا لأن السيليكون هو أحد أكثر العناصر وفرة على وجه الأرض، فهو العنصر الأكثر شيوعًا في القشرة الأرضية.
السيليكون
إنه عنصر كيميائي غير معدني ينتمي إلى عائلة الكربون، المجموعة 14 من الجدول الدوري، ويشكل السيليكون 27.7٪ من قشرة الأرض، مما يجعله ثاني أكثر العناصر وفرة في قشرة الأرض، ولا يتفوق عليه سوى الأكسجين. .
السيليكون النقي شديد التفاعل بحيث لا يمكن العثور عليه في الطبيعة، ولكنه موجود عمليًا في جميع الصخور وكذلك في الرمل والطين والتربة، ممزوجًا إما بالأكسجين مثل السيليكا (SiO2) أو بالأكسجين (وعناصر أخرى مثل الألومنيوم والمغنيسيوم والكالسيوم والصوديوم والبوتاسيوم والحديد) على شكل سيليكات.
تم عزل السيليكون غير المتبلور ووصفه لأول مرة بأنه عنصر في عام 1824 من قبل الكيميائي السويدي يونس جاكوب برزيليوس. لم يتم تحضير السيليكون البلوري حتى عام 1854، عندما تم الحصول عليه كمنتج للتحليل الكهربائي. في شكل الكريستال الصخري، كان السيليكون مألوفًا. كان قدماء المصريين يصنعون الخرز والمزهريات الصغيرة.
خصائص السيليكون
السيليكون هو أحد المعادن الموجودة في الطبيعة وله نوعان من الخصائص الفيزيائية والكيميائية.
الخصائص الفيزيائية للسيليكون.
- يحدث السيليكون على شكل بلورات أو ألواح مسطحة، على شكل إبرة، لامعة أو سوداء ضارب إلى الرمادي.
- العدد الذري للسيليكون هو 14 وكتلته الذرية النسبية 28.085.
- كثافة السيليكون 2.3296 جرام لكل سنتيمتر مكعب.
- درجة انصهار السيليكون هي 1410 درجة مئوية.
- درجة غليان السيليكون هي 3265 درجة مئوية.
- السيليكون في أنقى صوره هو أشباه الموصلات.
الخصائص الكيميائية للسيليكون
- السليكون له بريق معدني وهش للغاية.
- السيليكون مشابه جدًا للمعادن من حيث السلوك الكيميائي.
- في درجة حرارة الغرفة، يعتبر السيليكون عنصرًا غير نشط نسبيًا.
- السيليكون شديد التفاعل في درجات الحرارة العالية.
- يتحد السيليكون مع الأكسجين والفوسفور والنيتروجين وعناصر أخرى ويشكل سبائك في الحالة المنصهرة.
خصائص السيليكون
يتميز السيليكون بالعديد من الخصائص التي تميزه عن المعادن الأخرى، ومن أهمها
- السيليكون مادة معدنية صلبة وخاملة نسبيًا في شكل بلوري هش للغاية مع بريق معدني رائع.
- يوجد السيليكون بشكل أساسي في الطبيعة على شكل أكسيد وسيليكات.
- لا يتفاعل الشكل الصلب للسيليكون مع الأكسجين والماء ومعظم الأحماض.
- يتفاعل السيليكون مع الهالوجينات.
- يحتوي السيليكون أيضًا على خاصية غير عادية (مثل الماء) أنه يتمدد عند التجميد.
استخدامات السيليكون
يستخدم السيليكون في العديد من المجالات ومن أهمها
- يستخدم السيليكون في إنتاج السيراميك والطوب والطوب الحراري.
- يستخدم السيليكون في صناعة العديد من السبائك مثل الألمنيوم والسيليكون، وكذلك فيروسيليكون، المعروف باسم الحديد والسيليكون، والذي يستخدم على نطاق واسع في صناعة الفولاذ.
- يستخدم مطاط السيليكون في أنظمة العزل المائي في الحمامات والأسقف والأنابيب.
- يستخدم السيليكون كأشباه موصلات في الترانزستورات والإلكترونيات الدقيقة وصناعة الكمبيوتر.
أيقونة السيليكون
الرمز الكيميائي للسيليكون هو (Si)، واسم السيليكون مشتق من الكلمة اللاتينية الصوان أو silicis، والتي تعني “الصوان” أو “الحجر الصلب”. يحتوي السيليكون على الخصائص التالية
- العدد الذري 14.
- الوزن الذري 28.086.
- نقطة الانصهار 1410 درجة مئوية (2570 درجة فهرنهايت).
- نقطة الغليان 3265 درجة مئوية (5909 درجة فهرنهايت).
- الكثافة 33 جم / سم 3.
- حالة الأكسدة −4، (+2)، +4.
مركبات السيليكون
يستخدم السيليكون في العديد من المركبات أهمها
- Silane مركب غير عضوي موجود كغاز عديم اللون. عند تعرضه للهواء، يكون هذا المركب شديد التفاعل ويمكن أن تشتعل فيه النيران بسهولة. إنه غير مستقر في درجة حرارة الغرفة.
- كربيد السيليكون – مركب كيميائي من السيليكون والكربون، يستخدم كربيد السيليكون على نطاق واسع كمساحيق تلميع أو طحن لمواد أخرى وله خصائص حرارية.
- السيليكا – تتكون السيليكا (ثاني أكسيد السيليكون) بشكل أساسي من الجرانيت والحجر الرملي الذي يستخدم في صناعة الزجاج والمواد الكاشطة وفلاتر المياه، كمادة مضافة للغذاء، وغيرها الكثير.
- الهاليدات تشكل مركبات السيليكون، وخاصة الكربيدات، رباعي الهاليدات السيليكونية عندما تتفاعل مع الهالوجينات المستقرة، وعلى عكس رباعي الهاليدات الكربونية، فإنها تتحلل بسهولة في الماء.
- أحماض السيليك يوجد حمض السيليك بشكل طبيعي في الأحافير والرواسب الجيولوجية، وهو مادة طبيعية في دروع بعض الطحالب، وله نوع اصطناعي يسمى “زجاج السيليكون”.
سبيكة السيليكون
يستخدم النحاس والألمنيوم في مجموعة متنوعة من التطبيقات حول العالم، ويتم إضافة العديد من العناصر إلى سبائك الألومنيوم والنحاس لتسهيل تصنيعها، اعتمادًا على شرح طريقة التصنيع المستخدمة، حيث يمكن لهذه الإضافات أن تجعل المعادن أكثر سيولة عند العمل و زيادة مقاومتها السيليكون هو أحد العناصر التي يمكن العثور عليها في كل من سبائك النحاس والألمنيوم، ويستخدم السيليكون في السبائك للأسباب التالية
- السيليكون عنصر كيميائي وفير وغير سام، وهذا هو سبب استخدامه على نطاق واسع في السبائك.
- عند إضافة السيليكون إلى الألومنيوم، يجعل السيليكون السبيكة المعدنية أكثر مرونة، دون تكسير المعدن عند درجات الحرارة العالية.
- يقلل السيليكون من درجة انصهار الألومنيوم.
- ميزة أخرى لإضافة السيليكون إلى الألومنيوم هي أنه يحسن خصائص هيكلية معينة، ويقلل من انكماش الألمنيوم عند استخدامه في تطبيقات المسبك، وهذه الخاصية المعدنية مرغوبة للغاية عند صنع مصبوبات رقيقة معقدة.
- يزيد السيليكون المضاف إلى النحاس بشكل كبير من قوة السبيكة.
- يمكن للسيليكون أن يجعل النحاس شديد المقاومة للتآكل.
- توفر سبائك النحاس السيليكونية موصلية أقل من سبائك النحاس الأخرى التي لا يضاف إليها أي شيء.
- فائدة أخرى مثيرة للاهتمام يجلبها السيليكون للنحاس هو أنه يسمح بإزالة الأكسجين من النحاس أثناء العمل. عملية إزالة الأكسدة ضرورية لتصنيع السبيكة، دون جعلها هشة ودون التأثير على قوة شدها.
صناعة رقائق السيليكون
تعد زراعة بلورات السيليكون الضخمة شبه المثالية مهارة أساسية في صناعة رقائق الكمبيوتر الحديثة. يوجد السيليكون (يسمى “السبائك”) في أسطوانات يبلغ قطرها 300 مم، ولكن البحث يقترب بسرعة من عتبة 450 مم، وهذا من شأنه أن يساعد في الحفاظ على انخفاض تكاليف الإنتاج، مما يسمح للسرعة بالاستمرار في الزيادة.
لماذا يستخدم السيليكون دائمًا في صناعة الإلكترونيات
عند اختيار عنصر لاستخدامه كأساس لترانزستور الكمبيوتر، فإن الكلمة الأساسية هي المقاومة، والموصلات لها مقاومة منخفضة وتمرير التيار بسهولة شديدة، والعوازل تتمتع بمقاومة عالية، مما يبطئ أو يمنع تدفق الإلكترونات، وبالنسبة للترانزستور، التي يجب أن تكون قادرة على التشغيل والإيقاف حسب الرغبة، نحتاج إلى شبه موصل، مادة ذات مقاومة متوسطة بين الموصل والعازل، والسيليكون من أكثر العناصر استخدامًا في صناعة الأجهزة الإلكترونية للأسباب التالية
- السيليكون هو أشباه الموصلات.
- على الرغم من أن السيليكون ليس مادة أشباه الموصلات الوحيدة على الأرض، ولا حتى أفضل أشباه الموصلات، ولكنه أحد أشباه الموصلات الأكثر وفرة على وجه الأرض، إلا أن السيليكون متوفر بسهولة في جميع أنحاء العالم ولا يحتاج إلى استيراده من المناجم الأفريقية. ، أو حتى عملية مكلفة وملوثة لأشهر للحصول على جزء.
- السيليكون سهل التعامل معه.
- توصل العلماء إلى طرق موثوقة لتحويل السيليكون إلى بلورات مرتبة تمامًا، والتي تشبه الماس إلى الكربون.
وهنا تصل المقالة إلى نهايتها بعد الرد على بحث عن أحد العناصر التي تدخل صناعة الإلكترونيات، ويعتبر السيليكون من أكثر العناصر استخدامًا في صناعة الإلكترونيات، لذلك أوضحت المقالة جميع المعلومات المتعلقة بذلك. عنصر من حيث الخصائص والخصائص والاستخدامات والمركبات.