يستخدم البحث عن أحد العناصر التي تدخل في صناعة الإلكترونيات وصناعة الإلكترونيات العديد من العناصر الكيميائية الموصلة وغير الموصلة للتيار الكهربائي، كما أنها تستخدم عناصر شبه موصلة، أهمها السيليكون.
جدول المحتويات
ابحث عن أحد مكونات صناعة الإلكترونيات
عنصر السيليكون البسيط هو الأساس لمعظم الأجهزة الإلكترونية اليوم. رقائق السيليكون، المصنوعة من السيليكون، تنقل كل شيء من أجهزة الكمبيوتر العملاقة إلى الهواتف الذكية إلى أفران الميكروويف، ويستخدم السيليكون في الأجهزة الإلكترونية لأنه عنصر له خصائص خاصة جدًا، و ومن أهم خصائصه أنه شبه موصل، أي أنه يوصل الكهرباء في ظل ظروف معينة ويعمل كعازل تحت ظروف أخرى. من الممكن تغيير 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 للأجهزة الإلكترونية، ولكن لأن السيليكون هو أحد أكثر العناصر وفرة في العالم هو الأرض، فهو كذلك العنصر الأكثر وفرة في قشرة الأرض.[1]
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، ويحتل المرتبة الثانية بعد الأكسجين.[2]
السيليكون النقي شديد التفاعل بحيث لا يمكن العثور عليه في الطبيعة، ولكنه موجود فعليًا في جميع الصخور والرمل والطين والتربة، إما ممزوجًا بالأكسجين مثل ثاني أكسيد السيليكون (SiO2) أو ممزوجًا بالأكسجين (وعناصر أخرى مثل الألومنيوم) والمغنيسيوم والكالسيوم والصوديوم والبوتاسيوم والحديد) على شكل سيليكات.[2]
تم عزل السيليكون غير المتبلور لأول مرة في عام 1824 من قبل الكيميائي السويدي يونس جاكوب برزيليوس ووصفه بأنه عنصر. لم يتم إنتاج السيليكون البلوري حتى عام 1854 عندما تم استخراجه كمنتج للتحليل الكهربائي. كان السيليكون معروفًا في شكل الكريستال الصخري. استخدمه قدماء المصريين في صناعة اللؤلؤ والمزهريات الصغيرة.[2]
راجع أيضًا أي مما يلي عبارة عن أنصاف معدنين
خصائص السيليكون
السيليكون هو أحد المعادن الطبيعية وله نوعان من الخصائص الفيزيائية والكيميائية.[3]
الخصائص الفيزيائية للسيليكون
- يحدث السيليكون على شكل بلورات على شكل إبرة أو لامعة أو رمادية سوداء أو صفائح دموية مسطحة.
- العدد الذري للسيليكون هو 14 والكتلة 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
- يحتوي السيليكون على لمعان معدني وهو هش للغاية.
- من حيث السلوك الكيميائي، يشبه السيليكون إلى حد كبير المعادن.
- 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 عند المصهور.
خصائص السيليكون
للسيليكون العديد من الخصائص التي تميزه عن المعادن الأخرى، من أهمها[4]
- السيليكون مادة معدنية صلبة وخاملة نسبيًا في شكل بلوري هش للغاية مع بريق معدني ملحوظ.
- في الطبيعة، يحدث السيليكون بشكل رئيسي في شكل أكاسيد 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 عندما يتجمد.
أنظر أيضا شبه المعادن لها خصائص بين الموصلات والعوازل، لذلك فهي كذلك
استخدام السيليكون
يستخدم السيليكون في العديد من المجالات ومن أهمها[3]
- يستخدم السيليكون في صناعة السيراميك والطوب والأحجار المقاومة للصهر.
- يستخدم السيليكون في صناعة العديد من السبائك مثل الألمنيوم والسيليكون، وكذلك فيروسيليكون، المعروف باسم الحديد والسيليكون، والذي يستخدم على نطاق واسع في صناعة الصلب.
- يستخدم مطاط السيليكون في أنظمة العزل المائي في الحمامات والأسقف والأنابيب.
- يستخدم السيليكون كأشباه موصلات في الترانزستورات والإلكترونيات الدقيقة وصناعة الكمبيوتر.
أيقونة سيليكون
الرمز الكيميائي للسيليكون هو (Si)، واسم السيليكون مشتق من الكلمة اللاتينية silex أو silicis، والتي تعني “الصوان” أو “الحجر الصلب”. يحتوي السيليكون على الخصائص التالية[2]
- 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.
- مستوى الأكسدة -4، (+2)، +4.
شاهد أيضاً ما هو التوزيع الإلكتروني للسيليكون
مركبات السيليكون
يستخدم السيليكون في العديد من المركبات أهمها[3]
- Silane مركب غير عضوي على شكل غاز عديم اللون. هذا المركب شديد التفاعل في الهواء ويمكن أن تشتعل فيه النيران بسهولة. إنه غير مستقر في درجة حرارة الغرفة.
- كربيد السيليكون غالبًا ما يستخدم كربيد السيليكون، وهو مركب كيميائي مكون من السيليكون والكربون، كمسحوق تلميع أو طحن للمواد الأخرى وله خصائص حرارية.
- السيليكا تتكون السيليكا (ثاني أكسيد السيليكون) بشكل أساسي من الجرانيت والحجر الرملي، والتي تستخدم في صناعة الزجاج والمواد الكاشطة وفلاتر المياه، كمادة مضافة للغذاء وأكثر من ذلك بكثير.
- الهاليدات تشكل مركبات السيليكون، ومعظمها من الكربيدات، رباعي الهاليدات السيليكونية عند التفاعل مع الهالوجينات المستقرة، والتي، على عكس رباعي الهاليدات الكربونية، تتحلل بسهولة في الماء.
- السيليكا توجد السيليكا بشكل طبيعي في الأحافير والرواسب الجيولوجية وهي المادة الطبيعية في دروع بعض الطحالب وهي من نوع اصطناعي يسمى “زجاج السيليكون”.
سبيكة السيليكون
يتم استخدام النحاس والألمنيوم في عدد من التطبيقات حول العالم، ويتم إضافة العديد من العناصر إلى سبائك الألومنيوم والنحاس، اعتمادًا على عملية التصنيع، لتسهيل تصنيعها، حيث يمكن لهذه الإضافات أن تجعل المعادن أكثر مرونة عند تشكيلها وزيادة يعتبر السيليكون أحد العناصر الموجودة في كل من سبائك النحاس والألمنيوم، ويستخدم السيليكون في السبائك للأسباب التالية[5]
- السيليكون عنصر كيميائي غير سام وشائع، لذلك يستخدم على نطاق واسع في صناعة السبائك.
- عند إضافة السيليكون إلى الألومنيوم، يجعل السيليكون السبيكة المعدنية أكثر مرونة دون كسر المعدن في درجات الحرارة العالية.
- يقلل السيليكون من درجة انصهار الألومنيوم.
- فائدة أخرى لإضافة السيليكون إلى الألومنيوم هي أنه يحسن خصائص هيكلية معينة، فهو يجعل الألمنيوم أقل قابلية للتقلص عند استخدامه في تطبيقات الصب، وهذه الخاصية المعدنية مرغوبة للغاية في صنع مصبوبات معقدة رقيقة.
- يزيد السيليكون المضاف إلى النحاس بشكل كبير من قوة السبيكة.
- يمكن للسيليكون أن يجعل النحاس شديد المقاومة للتآكل.
- توفر سبائك النحاس والسيليكون موصلية أقل من سبائك النحاس الأخرى التي لا يضاف إليها أي شيء.
- فائدة أخرى مثيرة للاهتمام للسيليكون للنحاس هو أنه يزيل الأكسجين من النحاس أثناء المعالجة، وعملية إزالة الأكسدة ضرورية إذا كانت السبيكة ستصنع دون أن تجعلها هشة ودون المساس بقوتها الشد.
صناعة رقائق السيليكون
تعد تنمية بلورات السيليكون الصلبة شبه المثالية مهارة أساسية في تصنيع رقائق الكمبيوتر الحديثة. يتواجد السيليكون (المشار إليه باسم “السبائك”) في أسطوانات قطرها 300 مم، ولكن البحث يقترب بسرعة من عتبة 450 مم، وهذا من شأنه أن يساعد في الحفاظ على الإنتاج ذاهب. التكاليف منخفضة، مما يعني أنه يمكن زيادة السرعة.[6]
أنظر أيضا التوزيع الإلكتروني الصحيح لعنصر الألومنيوم al13
لماذا يستخدم السيليكون دائمًا في صناعة الإلكترونيات
عند اختيار عنصر لاستخدامه كأساس لترانزستور الكمبيوتر، فإن الكلمة الأساسية هنا هي المقاومة، والموصلات لها مقاومة منخفضة ويسهل مرور التيار فيها بسهولة، والعوازل لها مقاومة عالية تبطئ أو تمنع تدفق الإلكترونات، ولترانزستور واحد، والذي يمكن تشغيله وإيقاف تشغيله كما يحلو لك، فنحن بحاجة إلى مادة شبه موصلة، وهي مادة ذات مقاومة متوسطة بين الموصل والعازل، والسيليكون أحد أكثر العناصر شيوعًا في صناعة الأجهزة الإلكترونية للأسباب التالية[6]
- السيليكون هو أشباه الموصلات.
- في حين أن السيليكون ليس مادة أشباه الموصلات الوحيدة على وجه الأرض، ولا حتى أفضل أشباه الموصلات، ولكنه أحد أشباه الموصلات الأكثر وفرة على وجه الأرض، يتوفر السيليكون بسهولة في جميع أنحاء العالم ولا يحتاج إلى استيراده من المناجم الأفريقية، أو يستغرق شهورًا للوصول إلى هناك، فإن بعضها مكلف وملوث.
- السيليكون سهل الاستخدام.
- اكتشف العلماء طرقًا موثوقة لتحويل السيليكون إلى بلورات مرتبة تمامًا تشبه الماس إلى الكربون.
كيف تتنوع البوليمرات والألياف وما سبب أهمية ذلك
وهذا هو المكان الذي تنتهي فيه المقالة بعد الرد على بحث عن أحد العناصر التي تدخل صناعة الإلكترونيات، ويعتبر السيليكون أحد العناصر الأكثر استخدامًا في صناعة الإلكترونيات، لذا فإن جميع المعلومات المتعلقة به قد تم المدرجة في المادة عنصر أوضح من حيث الخصائص والخصائص والاستخدامات والمركبات.
- ^ Waferworld.com، لماذا يستخدم السيليكون للأجهزة الإلكترونية، 06/12/2024
- ^ britannica.com، السيليكون، 06/12/2024
- ^ vedantu.com، السيليكون، 06/12/2024
- ^ chemicool.com، حقائق عن عناصر السيليكون، 06/12/2024
- ^ belmontmetals.com، السيليكون تحسين خواص الألمنيوم وسبائك النحاس، 06/12/2024
- ^ المتطرفة.com، ما هو السيليكون ولماذا تصنع منه رقائق الكمبيوتر، 06/12/2024