2016-01-28 15:08:05

晶体硅 免费编辑 添加义项名

B 添加义项
?
义项指多义词的不同概念,如李娜的义项:网球运动员、歌手等;非诚勿扰的义项:冯小刚执导电影、江苏卫视交友节目等。 查看详细规范>>
所属类别 :
词条暂无分类
编辑分类

单质硅是比较活泼的一种非金属元素,它能和96种稳定元素中的64种元素形成化合物。硅的主要用途是取决于它的半导性。硅材料是当前最重要的半导材料。世界年产量约为3×10^6kg。

基本信息

  • 中文名

    晶体硅

  • 外文名

    Crystalline Silicon

  • 别称

    单质硅

  • 化学式

    Si

  • 颜色

    灰黑色

  • 熔点

    1410℃

目录

折叠 编辑本段 简介

性质概括:带有金属光泽的灰黑色固体、硬度大、有脆性、常温下化学性质不活泼.

晶体硅:一个直径75mm的硅片,可集成几万至几十万甚至几百万个元件,形成了微电子学,从而出现了微型计算机、微处理机等。由于当前信息工程的发展,硅主要用于微电子技术。以硅晶闸管为主的电力半导体器件,元件越做越大,与硅晶体管相比集成电路正相反,在直径为75mm的硅片上,只做一个能承受几kA电流和几kV电压的元件,这种元件渗透到电子、电力、控制3个领域就形成了一门新学科--电力电子学。为适应大规模集成电路的发展、单晶硅正向大直径、高纯度、高均匀性,无缺陷方向发展。最大硅片直径已达150mm,实验室的高纯硅接近理论极限纯度。常用的太阳能电池是硅电池。如果在1平方米面积上铺满硅太阳电池,就可以得到100W电力。单晶硅太阳能电池的性能稳定,转换效率高,体积小,重量轻,很适合作太空航天器上的电源。美国的大型航天器--太空实验室上就安装有4块太阳能电池帆板,它们是由147840块8平方厘米大小的单晶硅太阳能电池排列组成的,发电功率大约为12KW。

折叠 编辑本段 用途

晶体硅包括单晶硅和多晶硅,晶体硅的制备方法大致是先用碳还原SiO2成为Si,用HCl反应再提纯获得更高纯度多晶硅,单晶硅的制法通常是先制得多晶硅或无定形硅,然后用直拉法或悬浮区熔法从熔体中生长出棒状单晶硅。硅的单晶体。具有基本完整的点阵结构的晶体。不同的方向具有不同的性质,是一种良好的半导材料。纯度要求达到99.9999%,甚至达到99.9999999%以上。用于制造半导体器件、太阳能电池等。用高纯度的多晶硅在单晶炉内拉制而成。

熔融的单质硅在凝固时硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核,如果这些晶核长成晶面取向相同的晶粒,则这些晶粒平行结合起来便结晶成单晶硅。

折叠 编辑本段 案例

晶体硅太阳能电池制造和原理

"硅"是我们这个星球上储藏最丰量的材料之一。自从19世纪科学家们发现了晶体硅的半导体特性后,它几乎晶体硅太阳能电池晶体硅太阳能电池改变了一切,甚至人类的思维。20世纪末,我们的生活中处处可见"硅"的身影和作用,晶体硅太阳能电池是近15年来形成产业化最快的。生产过程大致可分为五个步骤:a、提纯过程 b、拉棒过程 c、切片过程 d、制电池过程 e、封装过程。

太阳光照在半导体p-n结上,形成新的空穴--电子对,在p-n结电场的作用下,空穴由n区流向p区,电子由p区流向n区,接通电路后就形成电流。这就是光电效应太阳能电池的工作原理。

晶体硅为钢灰色,无定形硅为黑色,密度2.4g/cm3,熔点1420℃,沸点2355℃,晶体硅属于原子晶体,硬而有光泽,有半导体性质。硅的化学性质比较活泼,在高温下能与氧气等多种元素化合,不溶于水、硝酸和盐酸,溶于氢氟酸和碱液,用于造制合金如硅铁、硅钢等,单晶硅是一种重要的半导体材料,用于制造大功率晶体管、整流器、太阳能电池等。硅在自然界分布极广,地壳中约含27.6%,主要以二氧化韬凸杷嵫蔚男问酱嬖? 结晶型的硅是暗黑蓝色的,很脆,是典型的半导体。化学性质非常稳定。在常温下,除氟化氢以外,很难与其他物质发生反应。 硅的用途: ①高纯的单晶硅是重要的半导体材料。在单晶硅中掺入微量的第IIIA族元素,形成p型硅半导体;掺入微量的第VA族元素,形成n型和p型半导体结合在一起,就可做成太阳能电池,将辐射能转变为电能。在开发能源方面是一种很有前途的材料。另外广泛应用的二极管、三极管、晶闸管和各种集成电路(包括我们计算机内的芯片和CPU)都是用硅做的原材料。 ②金属陶瓷、宇宙航行的重要材料。将陶瓷和金属混合烧结,制成金属陶瓷复合材料,它耐高温,富韧性,可以切割,既继承了金属和陶瓷的各自的优点,又弥补了两者的先天缺陷。 可应用于军事武器的制造第一架航天飞机“哥伦比亚号”能抵挡住高速穿行稠密大气时磨擦产生的高温,全靠它那三万一千块硅瓦拼砌成的外壳。 ③光导纤维通信,最新的现代通信手段。用纯二氧化硅拉制出高透明度的玻璃纤维,激光在玻璃纤维的通路里,无数次的全反射向前传输,代替了笨重的电缆。光纤通信容量高,一根头发丝那么细的玻璃纤维,可以同时传输256路电话,它还不受电、磁干扰,不怕窃听,具有高度的保密性。光纤通信将会使 21世纪人类的生活发生革命性巨变。 ④性能优异的硅有机化合物。例如有机硅塑料是极好的防水涂布材料。在地下铁道四壁喷涂有机硅,可以一劳永逸地解决渗水问题。在古文物、雕塑的外表,涂一层薄薄的有机硅塑料,可以防止青苔滋生,抵挡风吹雨淋和风化。天安门广场上的人民英雄纪念碑,便是经过有机硅塑料处理表面的,因此永远洁白、清新。 有机硅化合物,是指含有Si-O键、且至少有一个有机基是直接与硅原子相连的化合物,习惯上也常把那些通过氧、硫、氮等使有机基与硅原子相连接的化合物也当作有机硅化合物。其中,以硅氧键(-Si-0-Si-)为骨架组成的聚硅氧烷,是有机硅化合物中为数最多,研究最深、应用最广的一类,约占总用量的90%以上。   有机硅材料具有独特的结构: (1) Si原子上充足的甲基将高能量的聚硅氧烷主链屏蔽起来; (2) C-H无极性,使分子间相互作用力十分微弱; (3) Si-O键长较长,Si-O-Si键键角大。 (4) Si-O键是具有50%离子键特征的共价键(共价键具有方向性,离子键无方向性)。 由于有机硅独特的结构,兼备了无机材料与有机材料的性能,具有表面张力低、粘温系数小、压缩性高、气体渗透性高等基本性质,并具有耐高低温、电气绝缘、耐氧化稳定性、耐候性、难燃、憎水、耐腐蚀、无毒无味以及生理惰性等优异特性,广泛应用于航空航天、电子电气、建筑、运输、化工、纺织、食品、轻工、医疗等行业,其中有机硅主要应用于密封、粘合、润滑、涂层、表面活性、脱模、消泡、抑泡、防水、防潮、惰性填充等。随着有机硅数量和品种的持续增长,应用领域不断拓宽,形成化工新材料界独树一帜的重要产品体系,许多品种是其他化学品无法替代而又必不可少的。    有机硅材料按其形态的不同,可分为:硅烷偶联剂(有机硅化学试剂)、硅油(硅脂、硅乳液、硅表面活性剂)、高温硫化硅橡胶、液体硅橡胶、硅树脂、复合物等。 用途 硅是一种半导体材料,可用于制作半导体器件和集成电路。还可以合金的形式使用(如硅铁合金),用于汽车和机械配件。也与陶瓷材料一起用于金属陶瓷中。还可用于制造玻璃、混凝土、砖、耐火材料、硅氧烷、硅烷。 

折叠 编辑本段 性质

化学及物理性质

单晶硅具有准金属的物理性质,有较弱的导电性,其电导率随温度的升高而增加,有显著的半导电性。超纯的单晶硅是本征半导体。在超纯单晶硅中掺入微量的ⅢA族元素,如硼可提高其导电的程度,而形成p型硅半导体;如掺入微量的ⅤA族元素,如磷或砷也可提高导电程度,形成n型硅半导体。

阅读全文

热点资讯