жарым-метал кремнийдин карап чыгып,
Кремний металл болот, күн батареяларынын жана микрочиптерди өндүрүү үчүн колдонулат, чаар жана жалтырак жарым-өткөрүүчү металл.
Кремний экинчи жер кыртышынын жайылган химиялык элемент (гана кычкылтек артында) жана ааламдагы сегизинчи таралган элемент болуп саналат. Чындыгында, жер кыртышынын, салмагы дээрлик 30 пайызы кремний менен түшүндүрсө болот.
атом номери менен элемент 14, албетте, шпатынан кумдукка жалпы тектердин негизги компоненттери болуп саналат силикаттуу минералдардан, анын ичинде кремнеземдин, талаа шпаты жана Миханын, болот.
Бир жарым-металл (же metalloid ), кремний эки металлдарды жана металл-кээ бир касиеттерге ээ.
суу сыяктуу эле - бирок көпчүлүк металлдардан айырмаланып - анын суюк абалда кремний келишимдер жана ал Заттын жайылта. Бул салыштырмалуу жогору эришине жана кайноо чекиттери, алмаз куб кристалл түзүлүштү анча пайда кылуу бар.
электроника бир Жарым катары кремний ролу жана аны пайдалануу үчүн зарыл болгон критикалык кремний дароо башка элементтери менен жакын жол төрт Петербург электрон камтыйт элементтин атомдук түзүлүшү болуп саналат.
өзгөчөлүктөрү:
- Атомдук Белгиси: Si
- Атомдук саны: 14
- Элемент Category: Metalloid
- Жыштыгы: 2.329g / см3
- Эрүү: 2577 ° F (1414 ° C)
- Boiling Point: 5909 ° F (3265 ° C)
- Саламаттык сактоо Катуулугу: 7
History:
Тагал химик Jons Жакып Berzerlius 1823. Berzerlius (бир гана жыл мурун бөлүнүп кеткен) металл калий ысытып бул ишке калий fluorosilicate менен бирге бир жолго жылы биринчи жүрчү кремний менен эсептелет.
жыйынтыгы натыйжасыз кремний эле.
кристаллдык кремнийди алуу Бирок, көп убакыт талап кылынат. кристаллдык кремнийдин An электролиз үлгү дагы үч ондогон жылдар бою болушу мүмкүн эмес.
кремний-жылдын биринчи commercialized пайдалануу ferrosilicon түрүндө болду.
Кийин Генри Bessemer өнөр жайынын дөө-шааларынын анын өркүндөтүү ортосунда 19-кылымда, зор кызыгуу жок болот шааларынын методдоруна металлдар жана изилдөө.
1880-жылы ferrosilicon биринчи өнөр жай өндүрүшүнүн убакта, жакшыртуу боюнча кремний мааниси ductility чочко менен темир жана толгон булганган болот жакшы түшүнүшкөн.
күмүштөй чочко темир натыйжасында ferrosilicon алгачкы өндүрүш, көмүр менен кремний-камтыган кендерди кыскартуу менен Жардыруу мештерди болду, 20 пайыз кремний мазмуну чейин менен ferrosilicon.
Гана эмес, көп жол 20-кылымдын башында электр жаасы Меш өнүгүү болот өндүрүү , ошондой эле көп ferrosilicon өндүрүү.
1903-жылы, темир алууда адистешкен топ (Compagnie топтоо d'Electrochimie) 1907-жылы Германия, Италия жана Аргентина-жылы иш менен, баштады, АКШ биринчи соода кремний өсүмдүк түзүлгөн.
-Шааларынын бири 19-кылымдын аягына чейин commercialized кремний кошулмалар үчүн бир гана арыз болгон эмес.
1890-жылы жасалма бриллиантты үчүн, Эдуард Goodrich Acheson майдаланган кокс менен алюминий силикаты кайнаткан жана кыйыр кремний карбидин өндүрүлгөн (SIC).
Үч жылдан кийин Acheson анын өндүрүш ыкмасы патенттелген жана кесек өнүмдөрдү алуу жана сатуу максатында Карборунд Коом (карборунд убакта кремний карбидин үчүн жалпы аталышы болгон) негиздеген.
20-кылымдын башында менен кремний карбидин анын өткөрүүчү касиеттери да ишке ашырылды жана татаал алгачкы кеме радионун бир сточной катары колдонулган. кремний-кристалдуу детекторлору, патент 1906-жылы GW Пиккард берилген.
1907-жылы биринчи жолу жарык чыгаруучу диод (LED) бир кремний, карбид кристаллга Voltage колдонуу менен түзүлгөн.
1930-Through кремний пайдалануу silanes жана silicones, анын ичинде жаңы химиялык продуктуларды, иштеп чыгуу менен бирге өскөн.
Акыркы жүз жылдын ичинде электроника өсүшү да тыгыз кремнийдин жана анын өзгөчө касиеттери менен тыгыз байланышта келет.
Биринчи транзисторлорго түзүү болсо - азыркы микрочиптерди үчүн алгачкы кадамдары болуп - 1940-жылы таянып Германюмдун , ал кремний кыйла бышык субстрат жарым өткөргүч материал катары анын metalloid тууганы алдап көпкө чейин мындай болгон эмес.
Bell Labs жана Техас документтер 1954-жылы кремний негизделген Transistors өндүрүү экономикалык баштады.
Биринчи кремний интегралдык микросхемалардын 1960-жылы жана 1970-жылдары боюнча, кремний-камтыган иштетүүчү иштелип чыккан болчу.
кремний-негизделген жарым өткөргүч технология заманбап электроника жана эсептөө тирегин түзөөрүн эске алып, биз бул тармактагы иштин борборуна тиешелүү эч кандай сюрприз болушу керек "Силикон өрөөнү".
(Силикон өрөөнүнө жана микрочиптин технология тарыхы жана өнүктүрүүгө толук карап, мен жогору Силикон өрөөнүнө аттуу америкалык тажрыйбасы документалдык сунуш).
Аз убакыт өтпөй, биринчи Transistors парданы кийин, кремний менен Bell Labs "иши 1954-жылы экинчи ири ачылыштарды алып келген: биринчи кремний жыгач (күн) клетка.
Буга чейин, жер үстүндө күч түзүү үчүн күндүн энергиясын дарылык ой көпчүлүк тарабынан мүмкүн болгон. Бирок төрт жыл өткөндөн кийин, 1958-жылы, кремний күн клеткалар тарабынан биринчи спутник жерди айланган эле.
1970-жылга чейин, күн технологияларды соода өтүнмөлөр, мисалы, мунай-станоктору жана темир жол бекеттерине боюнча жарык үстүнүөн эле жер бетиндеги өтүнмөлөр чейин жетип калган.
Акыркы эки он жылдыкта, күндүн энергиясын пайдалануу геометриялык прогрессия менен өсүп жатат. Бүгүн, кремний негизделген уникалдуу технологиялар дүйнөлүк күн энергетикалык рыногунун 90 пайызын түзөт.
Өндүрүш:
Кремний көбү жыл сайын даана - 80 пайызы - темир жана пайдалануу үчүн ferrosilicon катары берилген каалабайт . Ferrosilicon эритүүчү талаптарына жараша 15 жана 90 пайыз ортосунда кремнийди каалаган камтышы мүмкүн.
Эритме темир жана кремний кыскартуу эритүү аркылуу суу электр жаасы мешти боюнча өндүрүлөт. Кремний бай руданы жана көмүр таш көмүр (металлургиялык көмүр) сыяктуу булагы кыйналган жана сыныктар темир менен бирге мешке кирет.
Температуранын ашуун 1900 ° C (3450 ° F), көмүр кычкыл көмүртек кычкылы газ, рудадагы кычкылтек азыркы менен күчүндө болот. Калган темир, кремний, ошол эле учурда, андан кийин мешке базасын таптоо менен чогултулушу мүмкүн куйма ferrosilicon, кылып бириктиришет.
муздаган жана катуулантып койгондуктан, ferrosilicon анда жеткирүү жана темир жана болот өндүрүш тармактарына түздөн-түз колдонууга болот.
бир эле ыкма, темир кошпосо, таза ашкан 99 пайызга металлургиялык класстын кремнийди өндүрүү үчүн колдонулат. Металлургиялык кремний да болот эритүү колдонулат, ошондой эле алюминий экранга куймасын мыйзамсыз чыгарып кетүүгө жана silane химиялык заттарды өндүрүү.
Металлургиялык кремний, темир, анын жийиркеничтүү денгээлде бөлүнүп турат алюминий эритмесин жана кальций азыркы. Мисалы, 553 металл кремнийин кеминде ар бир темирдин жана алюминийдин көрсөткүчтөрү 0,5 пайызга караганда, 0,3 пайызды кальций аз камтыйт.
ferrosilicon жөнүндө 8 миллион тонна Кытай жалпы санынын болжол менен 70 пайызы менен, жыл сайын дүйнөдө өндүрүлгөн. Ири өндүрүүчүлөр Erdos Металлургия Group, Нинся Rongsheng темир, Group OM Материалдар жана Елкем кирет.
Кошумча 2,6 миллион тонна металлургиялык кремний - же жалпы таза металл кремнийин болжол менен 20 пайыз - жыл сайын өндүрүлгөн. Кытай, дагы бир жолу, бул жай өндүрүшүнүн 80 пайызын түзөт.
бардык таза кремний өндүрүшүн бир аз өлчөмдө (аз эки пайызы) кремнийдин каттоо көптөгөн сюрприз күн жана электрондук класстар бар.
Күн-класстын металл кремнийин (поликремний чыгарууну) жогорулатуу үчүн, тазалыгы 99,9999% (6N) таза кремний жаштан чейин көбөйтүү керек. Бул бир үч ыкмаларынын, көбүнчө Siemens жараян болуу аркылуу жүзөгө ашырылат.
Siemens Process trichlorosilane деп аталган учуучу газ химиялык буу алуу кирет. Мында 1150 ° C (2102 ° F) trichlorosilane таяк аягында минип жогорку тазалыгы кремний үрөн үстүнө кулашты. Ал өткөн сайын, газ жогорку тазалыгы кремний үрөн көздөй депонирленет.
Суюктуктардын керебет реактор (FBR) жана өркүндөтүүнү металлургиялык класс (соколы) кремний технологиясы да уникалдуу өнөр жайы үчүн ылайыктуу поликремнийди металлолом күчөтүү үчүн колдонулат.
поликремнийди 230,000 метрикалык тоннага 2013 жол өндүрүүчүлөрдүн өндүрүлгөн, PBC Турман, Абдыш-Хеми жана Kipic курамында кирет.
Акыр-аягы, жарым өткөргүч өнөр жай жана бир уникалдуу технологиялар үчүн электроника класстын кремний ылайыктуу кылып, поликремний чыгарууну Czochralski жараяны аркылуу бир абдан таза monocrystal кремнийди айландырылат керек.
Бул үчүн, поликремний чыгарууну инерттик жагдайда 1425 ° C бир казанында (2597 ° F) эрисе. Таяк минип үрөн кристалл анда эриген металлдын салганда жана жай кремний үрөн материалдарды өстүрүү үчүн убакыт берип, кезек-кезек менен алынып салынды.
натыйжасында продукт 99.999999999 (11N) пайызы таза эле жогору болушу мүмкүн, бир кристаллдык кремний металл таяк (же Boule) болуп саналат. Бул таягы талап өлчөмү механикалык касиеттерге Tweak талап катары бор же phosphorous менен леген болот.
monocrystal таягы деп, же токоч жана жылмакай же конкреттүү колдонуучулар үчүн текстураланган бөлүнөт кардарларга жөнөтүү мүмкүн болот.
Тиркемелер:
ferrosilicon, ошондой эле металл кремнийин болжол менен он миллион тонна жыл сайын жакшыртып жатканда, айнек менен экономикалык колдонулган кремнийди көпчүлүгү облусу, миномет жана керамика келген бүт өндүрүүдө колдонулат кремний минералдар түрүндө негизи болуп саналат жана полимерлер.
Ferrosilicon айтылгандай, металлдык кремнийдин абдан көп колдонулган түрү болуп саналат. 150 жыл мурда биринчи жолу пайдалануу болгондуктан, ferrosilicon көмүртек жана өндүрүү боюнча маанилүү толгон булганган ишенимдүү бойдон баспас болоттон жасалган . Бүгүн, темир эритүүчү ferrosilicon ири керектөөчү болуп саналат.
Ferrosilicon да, каалабайт тышкары пайдалануунун бир катар бар. Бул өндүрүү боюнча алдын-ала жана сапаттык болуп магний ferrosilicon, пластикалуу темир өндүрүү үчүн пайдаланылуучу nodulizer, ошондой эле кайра иштетүү жогорку тазалыгы магний үчүн Пиджон учурунда.
Ferrosilicon ошондой эле жылуулук жана жасоо үчүн колдонулушу мүмкүн дат туруктуу кара кремний куймасын мыйзамсыз чыгарып кетүүгө, ошондой эле электрдик машине жана КТП кесилиштериндеги өндүрүшүндө колдонулган кремний болот.
Металлургиялык кремний каалабайт, ошондой эле алюминий кулактарга бир кошулмалары өкүлү колдонулушу мүмкүн. Алюминий-кремний (Al-Si) унаа тетиктерин даярдоо жана таза алюминийден ыргытып компоненттери караганда күчтүүрөөк болот. Мындай кыймылдаткыч блоктору жана колесо алкактары деп Маркетинг, бөлүктөрү, көбүнчө алюминий кремний бөлүктөрүндө берилген болуп саналат.
Бардык металлургиялык кремний дээрлик жарымы айныткан кремний үчүн химиялык өнөр жайы тарабынан колдонулат (а коюуланып агент жана desiccant), silanes (а кошкуч агенти) жана силикон (көзөгүч, желимин жана майлоочу).
Photovoltaic класстын поликремний чыгарууну биринчи кезекте поликремний чыгарууну күн клеткалардын кабыл алууда колдонулат. поликремнийди тууралуу беш тонна күн модулдарын бир кубаттуулугу үчүн зарыл.
Учурда, поликремний чыгарууну monosilicon технология болжол менен 35 пайызды түзөт, ал эми күндүн технологиясы, дүйнөдө өндүрүлгөн күн энергиянын жарымынан көбүн түзөт. Жалпысынан, адамдар колдонгон күн энергиясынын 90 пайызы кремний негизделген технологиясы менен алынат.
Monocrystal кремний эле заманбап электрониканы табылган сын жарым өткөргүч материал болуп саналат. талаа таасири транзисторлорго өндүрүүдө колдонулган бир субстрат материал (FETs) катары, учунда жана интегралдык микросхемалардын, кремний дээрлик бардык эсептөө, уюлдук, планшеттер, сыналгы, радиолорунда жана башка заманбап байланыш каражаттары менен тапса болот.
Бул бардык эле электрондук аппараттардын үчтөн бир бөлүгү кремний негизинде өткөргүч технологиясын бар деп эсептелген.
Акыр-аягы, оор эритмесин кремний, карбид, анын ичинде синтетикалык зергер электрондук эмес жана электрондук өтүнмөлөр бир катар колдонулат, жогорку температурада, жарым өткөргүчтөр, оор керамика, кесүүчү куралдар, нанды сындырды да калыбы, abrasives, аны ок өткөрбөгөн жилет жана жылуулук элементтери.
булактар:
Steel кошулмалары жана темир өндүрүү кыскача тарыхы.
URL: http://www.urm-company.com/images/docs/steel-alloying-history.pdf
Holappa, Lauri жана Seppo Louhenkilpi.
Каалабайт Ferroalloys ролу жөнүндө. June 9-13, 2013-жылдын он үчүнчү эл аралык конгресс Ferroalloys. URL: http://www.pyrometallurgy.co.za/InfaconXIII/1083-Holappa.pdf
Постту Теренс Гугл