सेमीकंडक्टर सामग्री के रूप में इलेक्ट्रॉनिक्स में सिलिकॉन उपयोग के लिए शीर्ष 5 कारण

समस्याओं को खत्म करने के लिए हमारे साधन का प्रयास करें





'इलेक्ट्रॉनिक्स' शब्द के साथ, ऐसी कई चीजें हैं जिन्हें आप जोड़ सकते हैं, विशेष रूप से इलेक्ट्रॉनिक सर्किट बोर्ड घटक जैसे ट्रांजिस्टर, डायोड, आईसी और इतने पर। यदि आप इन घटकों के बारे में पूरी तरह से जानते हैं, तो आपको इन घटकों के निर्माण में प्रचलित सिलिकॉन उपयोगों के बारे में भी जानकारी होनी चाहिए।

सिलिकॉन का उपयोग करता है

सिलिकॉन का उपयोग करता है



सिलिकॉन क्या है?

सिलिकॉन एक अर्धचालक सामग्री है जिसमें 14 की परमाणु संख्या होती है, जो आवर्त सारणी के समूह 4 में स्थित है। शुद्ध अमोर्फस सिलिकन को सबसे पहले 1824 में जोन्स जैकब बर्जेलियस ने तैयार किया था, जबकि क्रिस्टलीय सिलिकॉन पहली बार हेनरी एटिएन ने 1854 में तैयार किया था।


अर्धचालक क्या हैं?

अर्धचालक कुछ भी नहीं हैं लेकिन शुद्ध रूप में गुणों को इन्सुलेट करने और अशुद्धियों के साथ डाल दिए जाने पर गुणों का संचालन करते हैं। सेमीकंडक्टर्स में आमतौर पर इन्सुलेटर (अधिकतम बैंड गैप) और कंडक्टर (न्यूनतम बैंड गैप) के बीच एक बैंड गैप (इलेक्ट्रॉनों के लिए सहसंयोजक बंधन से मुक्त होने के लिए आवश्यक ऊर्जा) होता है। अर्धचालक में चालन या प्रवाह मुक्त इलेक्ट्रॉनों या छिद्रों की गति के कारण होता है।



यदि आप आवर्त सारणी से परिचित हैं, तो आपको आवर्त सारणी में समूहों के बारे में पता होना चाहिए। सेमीकंडक्टर सामग्री आमतौर पर आवर्त सारणी के समूह 4 में मौजूद हैं या समूह 3 और समूह 6 के संयोजन के रूप में या समूह 2 और समूह 4 के संयोजन के रूप में भी मौजूद हैं। सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले अर्धचालक, सिलिकॉन, जर्मेनियम और गैलियम-आर्सेनाइड हैं।

तो, क्या सिलिकॉन इलेक्ट्रॉनिक्स में सबसे पसंदीदा अर्धचालक सामग्री के रूप में बनाता है?

निम्नलिखित सबसे अधिक कारण हैं:


1. सिलिकॉन की प्रचुरता

पसंद की सामग्री के रूप में सबसे लोकप्रिय और सिलिकॉन की लोकप्रियता का सबसे प्रमुख कारण इसकी बहुतायत है। ऑक्सीजन के अनुरूप, जो पृथ्वी की पपड़ी में लगभग 46% है, सिलिकॉन पृथ्वी की पपड़ी का लगभग 28% है। यह रेत (सिलिका), और क्वार्ट्ज के रूप में व्यापक रूप से उपलब्ध है।

प्रकृति में सिलिकॉन बहुतायत

प्रकृति में सिलिकॉन बहुतायत

2. सिलिकॉन विनिर्माण

सिलिकॉन वेफर्स जिनका उपयोग IC और के उत्पादन के लिए किया जाता है बिजली के उपकरण प्रभावी और किफायती तकनीकों का उपयोग करके निर्मित होते हैं। शुद्ध सिलिकॉन या पॉली सिलिकॉन निम्नलिखित चरणों द्वारा प्राप्त किया जाता है:

  • क्वार्ट्ज को एक इलेक्ट्रिक भट्टी में धातुकर्म सिलिकॉन का उत्पादन करने के लिए कोक के साथ प्रतिक्रिया करने के लिए बनाया गया है।
  • धातु संबंधी फिर सिलिकॉन को परिवर्तित किया जाता है द्रवित रिएक्टरों में ट्राइक्लोरोसिलाने (टीसीएस)।
  • इसके बाद, TCS को आसवन द्वारा शुद्ध किया जाता है, और फिर हाइड्रोजन के साथ एक रिएक्टर में गर्म सिलिकॉन फिलामेंट्स पर विघटित किया जाता है। अंत में, परिणामी पाली-सिलिकॉन रॉड है।

पॉली-सिलिकॉन रॉड को सिलिकॉन क्रिस्टल या सिल्लियां प्राप्त करने के लिए Czochralski विधि का उपयोग करके क्रिस्टलीकृत किया जाता है। इन सिल्लियों को अंत में आईडी काटने या तार काटने के तरीकों का उपयोग करके वेफर्स में काट दिया जाता है।

सिलिकॉन विनिर्माण

सिलिकॉन विनिर्माण

उपरोक्त सभी प्रक्रियाएं सिलिकॉन वेफर्स के उत्पादन के लिए आवश्यक व्यास, अभिविन्यास, चालकता, डोपिंग एकाग्रता और ऑक्सीजन एकाग्रता की उपलब्धि की सुविधा प्रदान करती हैं।

3. रासायनिक गुण

रासायनिक गुण उन गुणों को संदर्भित करते हैं जिनके संबंध में दूसरों के साथ सामग्रियों की प्रतिक्रिया को परिभाषित किया गया है। रासायनिक गुण सीधे तत्व की परमाणु संरचना पर निर्भर करते हैं। क्रिस्टलीय सिलिकॉन का उपयोग ज्यादातर इलेक्ट्रॉनिक्स में किया जाता है, इसमें संरचना जैसे हीरे होते हैं। प्रत्येक इकाई कोशिका में 8 परमाणु होते हैं ब्रावाइस जाली व्यवस्था। यह जर्मेनियम जैसी अन्य सामग्रियों की तुलना में शुद्ध सिलिकॉन कमरे के तापमान पर अत्यधिक स्थिर बनाता है।
इस प्रकार, शुद्ध सिलिकॉन पानी, एसिड या भाप से कम से कम प्रभावित होता है। इसके अलावा, पिघले हुए राज्य में उच्च तापमान पर, सिलिकॉन आसानी से ऑक्साइड और नाइट्राइड और यहां तक ​​कि मिश्र धातु बनाता है।

4. सिलिकॉन संरचना

सिलिकॉन के भौतिक गुण अर्धचालक सामग्री के रूप में इसकी लोकप्रियता और उपयोग में भी योगदान करते हैं।

सिलिकॉन संरचना

सिलिकॉन संरचना

  • सिलिकॉन 0 K पर 1.12eV का एक मध्यम ऊर्जा बैंड अंतराल रखता है। यह जर्मेनियम की तुलना में सिलिकॉन को एक स्थिर तत्व बनाता है और रिसाव की संभावना को कम करता है। रिवर्स करंट नैनो-एम्पीयर में होता है और बहुत कम होता है।
  • सिलिकॉन की क्रिस्टलीय संरचना में 34% पैकिंग घनत्व के साथ चेहरा केंद्रित घन जाली संरचना है। यह जाली के खाली स्थानों में अशुद्धियों के परमाणुओं के आसान प्रतिस्थापन की अनुमति देता है। दूसरे शब्दों में, डोपिंग एकाग्रता काफी अधिक है, लगभग 10 ^ 21atoms / cm ^ 3।

यह क्रिस्टल जाली के भीतर अंतरालीय परमाणुओं के रूप में ऑक्सीजन जैसी अशुद्धियों को जोड़ने की संभावना को भी बढ़ाता है। यह थर्मल, मैकेनिकल या गुरुत्वाकर्षण जैसे विभिन्न प्रकार के तनावों के खिलाफ वेफर्स को एक मजबूत यांत्रिक शक्ति प्रदान करता है।

  • सिलिकॉन डायोड के लिए आगे का वोल्टेज 0.7 V है, जो कि जर्मेनियम डायोड की तुलना में अधिक है। यह उन्हें अधिक स्थिर बनाता है और रेक्टिफायर के रूप में सिलिकॉन के उपयोग को बढ़ाता है।

5. सिलिकॉन डाइऑक्साइड

सिलिकॉन की विशाल लोकप्रियता का अंतिम लेकिन कम से कम कारण नहीं है, यह आसानी से ऑक्साइड बनाता है। जब जर्मेनियम जैसे अन्य आक्साइड की तुलना में पानी घुलनशील होता है और 800 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर विघटित हो जाता है, तो इसकी अत्यधिक स्थिर रासायनिक प्रकृति के कारण आईसी तकनीक में सिलिकॉन डाइऑक्साइड सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला इन्सुलेटर है।

सिलिकॉन डाइऑक्साइड

सिलिकॉन डाइऑक्साइड

सिलिकॉन डाइऑक्साइड को उच्च तापमान पर सिलिकॉन वेफर्स पर ऑक्सीजन का उपयोग करके थर्मल रूप से उगाया जा सकता है या सिलाने और ऑक्सीजन का उपयोग करके जमा किया जा सकता है।

सिलिकॉन डाइऑक्साइड का उपयोग किया जाता है:

  • आईसी फैब्रिकेशन तकनीकों में जैसे नक़्क़ाशी, प्रसार, आयन आरोपण आदि।
  • इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए Dielectrics में।
  • एमओएस और सीएमओएस उपकरणों के लिए एक अल्ट्राथिन परत के रूप में। इसने उच्च इनपुट प्रतिबाधा के साथ CMOS उपकरणों की व्यापक लोकप्रियता को प्रभावित किया है।
  • में 3D उपकरणों में MEMs तकनीक

इसलिए, इलेक्ट्रॉनिक्स में सिलिकॉन के बढ़ते उपयोग के लिए ये शीर्ष कारण हैं। हम आशा करते हैं कि अब तक आपको एक स्पष्ट समझ और उपयुक्त तर्क मिल गया होगा कि क्यों इलेक्ट्रॉनिक्स इलेक्ट्रॉनिक्स प्रोजेक्ट विकसित करने के लिए सिलिकॉन एक अर्धचालक सामग्री के रूप में उपयोग किया जाता है। यहाँ आपके लिए एक सरल अभी तक पेचीदा प्रश्न है: सिलिकॉन का उपयोग एलईडी और फोटो डायोड में क्यों नहीं किया जाता है?

फ़ोटो क्रेडिट: