Yon gade nan Silisyòm nan semi-metal
Silisyòm metal se yon gri ak briyan semi-konduktif metal ki itilize fabrike asye, selil solè, ak mikrochips.
Silisyòm se eleman nan dezyèm ki pi abondan nan kwout tè a (dèyè oksijèn sèlman) ak wityèm eleman ki pi komen nan linivè la. An reyalite, ka prèske 30 pousan nan pwa kwout latè a dwe atribiye nan Silisyòm.
Eleman an ak nimewo atomik 14 natirèlman rive nan mineral silikate, ki gen ladan silica, feldspar, ak mika, ki se pi gwo eleman nan wòch komen tankou kwats ak grè.
Yon semi metal (oswa metaloid ), Silisyòm posede kèk pwopriyete tou de metal ak ki pa metal.
Tankou dlo - men kontrèman ak pifò metal - kontra Silisyton nan eta likid li yo ak ogmante kòm li solidifye. Li te gen relativman wo k ap fonn ak pwen bouyi, ak lè kristalize fòm yon dyamèt kibik estrikti kristal.
Kritik nan wòl silisyon an kòm yon semiconductor ak itilizasyon li yo nan elektwonik se estrikti atomik eleman an, ki gen ladan kat elektwon valans ki pèmèt Silisyòm kosyon ak lòt eleman fasil.
Pwopriyete:
- Atomik senbòl: Si
- Atomik Nimewo: 14
- Kategori Eleman: Metalloid
- Dansite: 2.329g / cm3
- K ap fonn pwen: 2577 ° F (1414 ° C)
- Bouyi Point: 5909 ° F (3265 ° C)
- Hardness Moh a: 7
Istwa:
Syans swedwa Jons Jakòb Berzerlius a se kredite ak Silisyòm premye izole nan 1823. Berzerlius akonpli sa a pa chofaj metallik potasyòm (ki te sèlman te izole yon deseni pi bonè) nan yon cruible ak potasyòm fluorosilicate.
Rezilta a te silikon amorphe.
Fè Silisyòm cristalline, sepandan, mande plis tan. Yon echantiyon elektwoliz nan Silisyòm cristallin pa ta dwe fè pou twa lòt deseni.
Premye itilize komèsyalizasyon Silisyòm lan te nan fòm ferrosilikon.
Apre modènizasyon Henry Bessemer a nan endistri a Stelmaking nan mitan 19yèm syèk la, te gen gwo enterè nan metaliji asye ak rechèch nan teknik steelmaking.
Depi lè nan pwodiksyon an premye endistriyèl nan ferrosilikon nan 1880s yo, enpòtans ki genyen nan Silisyòm nan amelyore duktility nan fè kochon ak asid deoxidizing te san patipri byen konprann.
Te pwodiksyon bonè nan ferrosilikon fè nan founo eksplozyon pa diminye silikon ki gen minre ak chabon, ki a nan fè ajan kochon, yon ferrosilikon ki gen jiska 20 kontni Silisyòm pousan.
Devlopman nan founo dife elektrik nan kòmansman 20yèm syèk la te pèmèt pa sèlman pi gwo pwodiksyon asye , men tou, plis pwodiksyon ferrosilikon.
Nan 1903, yon gwoup ki espesyalize nan fè ferroalloy (Compagnie Generate d'Electrochimie) te kòmanse operasyon nan Almay, Lafrans ak Otrich, epi, nan 1907, te premye plant komèsyal Silisyòm nan peyi Etazini te fonde.
Steelmaking pa t 'aplikasyon an sèlman pou Silisyòm konpoze komèsyalize anvan nan fen 19yèm syèk la.
Pou pwodwi Diamonds atifisyèl nan 1890, Edward Goodrich Acheson chofe aliminyòm silikate ak coke an poud ak fortwit pwodwi Silisyòm carbure (SiC).
Twa ane pita Acheson te patante metòd pwodiksyon l ', li te fonde Carborundum Company (carborundum ke yo te non an komen pou Carbide Silisyòm nan moman an) nan bi pou yo fè ak vann pwodwi abrazif.
Nan kòmansman 20tyèm syèk la, pwopriyete kondiktif Silisyòm yo te tou reyalize, ak konpoze an te itilize kòm yon detektè nan radyo bato bonè. Yon patant pou detektè silisyòm kristal te akòde GW Pickard nan 1906.
Nan 1907, premye limyè a ki te emèt (LED) te kreye pa aplike vòltaj nan yon silisyòm karbid kristal.
Atravè itilize nan Silisyòm 1930 a grandi ak devlopman nan pwodwi chimik nouvo, ki gen ladan silans ak silikon.
Te kwasans lan nan elektwonik sou syèk ki sot pase a tou te endisktableman lye nan Silisyòm ak pwopriyete inik li yo.
Pandan ke kreyasyon an nan premye tranzistò yo - précurseur yo nan mikropyodik modèn - nan ane 1940 yo te konte sou germanium , li pa t 'tan anvan Silisyòm ranfòse kouzen metalloid li yo kòm yon materyèl plis dirab materyèl semiconductor.
Bell Labs ak Texas Enstriman yo te kòmanse komèsyal pwodwi transistè Silisyòm ki baze nan 1954.
Premye silikon entegre sikui yo te fè nan ane 1960 yo, epi, nan lane 1970 yo, yo te devlope silisyòm ki gen processeurs.
Etandone ke teknoloji semiconductor Silisyòm ki baze sou fòme zo do elektwonik modèn yo ak informatique, li ta dwe pa gen sipriz ke nou al gade nan sant la nan aktivite pou endistri sa a kòm 'Silisyòm Valley.'
(Pou yon gade detaye nan istwa a ak devlopman nan Silisyòm Valley ak teknoloji microchip, mwen trè rekòmande dokiman Ameriken an dokimantè gen dwa Silisyòm Valley).
Pa lontan apre inogirasyon tranzistò yo an premye, travay Bell Labs 'ak silikon mennen nan yon dezyèm zouti pi gwo nan 1954: premye Silisyòm fotovoltaik (solè) selil la.
Anvan yo fè sa, te panse yo te itilize enèji ki soti nan solèy la pou kreye pouvwa sou latè te kwè enposib pa pi. Men, jis kat ane pita, nan 1958, satelit la premye patrone pa selil solè Silisyòm te orbiting latè a.
Nan lane 1970 yo, aplikasyon pou komèsyal pou teknoloji solè te grandi nan aplikasyon terrestres tankou alimante limyè ekleraj sou lanmè lwil oliv lanmè yo ak travèse ray tren yo.
Pandan de deseni ki sot pase yo, yo te itilize enèji solè eksponansyèlman. Jodi a, teknoloji silendetik ki baze sou fotovoltaik kont pou apeprè 90 pousan nan mache mondyal enèji solè a.
Pwodiksyon:
Majorite Silisyòm rafine chak ane - apeprè 80 pousan - pwodui kòm ferrosilikon pou itilize nan fè ak Stelmaking . Ferrosilicon ka genyen nenpòt kote ant 15 ak 90 Silisyòm pousan depann sou kondisyon ki nan smelter la.
Se alyaj la nan fè ak Silisyòm pwodui lè l sèvi avèk yon gwo basen byen fon bwòs elektrik anba fatra atravè rediksyon SMELTING. Silisyòm rich minrè ak yon sous kabòn tankou chabon cokéfa (chabon métallurgique) kraze e chaje nan gwo fou a ansanm ak fè bouyon.
Nan tanperati plis pase 1900 ° C (3450 ° F), kabòn reyaji avèk prezan oksijèn nan minrè a, fòme gaz monoksid kabòn. Fè a fè ak Silisyòm, pandan se tan, Lè sa a, konbine fè fosilikil fonn, ki ka kolekte pa frapan baz la nan gwo founo dife a.
Yon fwa ki refwadi ak fè tèt di toujou, ka ferosilikon an Lè sa a, dwe anbake ak itilize dirèkteman nan fè ak manifakti asye.
Metòd la menm, san yo pa enklizyon an fè, yo itilize yo pwodwi Silisyòm klasik metalik ki pi gran pase 99 pousan pi. Metalik Silisyòm se tou yo itilize nan SMELTING asye, osi byen ke fabrike nan alyaj aliminyòm jete ak pwodui chimik silans.
Metalik Silisyòm klase nan nivo enpursyon nan fè, aliminyòm , ak kalsyòm prezan nan alyaj la. Pou egzanp, 553 Silisyòm metal gen mwens pase 0.5 pousan nan chak fè ak aliminyòm, ak mwens pase 0.3 pousan kalsyòm.
Sou 8 milyon tòn metrik nan ferrosilikon se pwodwi chak ane globalman, ak Lachin kontablite pou apeprè 70 pousan nan total sa a. Gwo pwodiktè enkli Erdos metalurji gwoup, Ningxia Rongsheng Ferroalloy, Gwoup OM Materyèl ak Elkem.
Yon adisyonèl 2.6 milyon tòn metrik silikon métallurgique - oswa apeprè 20 pousan nan total metal rafine Silisyòm - pwodui chak ane. Lachin, ankò, kont pou 80 pousan nan pwodiksyon sa a.
Yon sipriz pou anpil moun se nòt solè ak elektwonik nan kont Silisyòm pou jis yon ti kantite (mwens pase de pousan) nan tout pwodiksyon Silisyòm rafine.
Pou amelyore metal solisyomik metal (polysilicon), pite a dwe ogmante egal a 99.9999% (6N) silikon pi bon kalite. Sa a se fè atravè youn nan twa metòd, ki pi komen an yo te pwosesis la Siemens.
Pwosesis la Siemens enplike nan depo chimik vapè nan yon gaz temètil li te ye tankou trichlorosilane. Nan 1150 ° C (2102 ° F) trichlorosilane se kònen sou yon gwo pite Silisyòm grenn monte nan fen yon baton. Kòm li pase sou, Silisyòm pite segondè soti nan gaz la depoze sou pitit pitit la.
Reyaksyon kabann fluid (FBR) ak modènize teknoloji Silisyòm (UMG) silikon yo itilize tou pou amelyore metal la pou polysilikon apwopriye pou endistri fotovoltaik la.
230,000 tòn metrik polysilicon te pwodwi nan 2013. Pwodiktè dirijan yo enkli GCL Poly, Wacker-Chemie, ak OCI.
Finalman, pou fè Silisyòm klas elektwonik apwopriye pou endistri semi-conducteurs ak sèten teknoloji fotovoltaik, polysilicon dwe konvèti nan yon Silicone monocrystal ultra-pi bon atravè pwosesis Czochralski la.
Pou fè sa, polysilicon a fonn nan yon cruible nan 1425 ° C (2597 ° F) nan yon atmosfè inaktif. Yon baton monte grenn kristal Lè sa a, tranpe l 'nan metal la fonn ak tou dousman Thorne ak retire, bay tan pou Silisyòm lan yo grandi sou materyèl la pitit pitit.
Pwodwi a ki kapab lakòz se yon baton (oswa boule) nan sèl Silisyòm metal kristal ki ka kòm yon wo 99.999999999 (11N) pousan pi. Sa a baton ka doped ak bor oswa fosfò kòm oblije ajiste pwopòsyon yo mekanik pwopriyete jan sa nesesè.
Ka bwa a monokristal ka ekspedye nan kliyan tankou se, oswa tranche nan gato ak poli oswa tekstured pou itilizatè espesifik.
Aplikasyon:
Pandan ke apeprè dis milyon metrik tòn nan ferrosilikon ak metal Silisyòm yo rafine chak ane, majorite nan silikon itilize Commerce se aktyèlman nan fòm lan nan mineral Silisyòm, ki yo te itilize nan envantè de tout bagay soti nan siman, mòtye, ak seramik, nan vè ak polymers.
Ferrosilikon, jan yo note sa, se fòm ki pi souvan itilize nan Silisyòm metalik. Depi premye sèvi ak li apeprè 150 ane de sa, ferrosilikon te rete yon enpòtan deoksidizan ajan nan pwodiksyon an nan kabòn ak Nerjaveèi asye . Jodi a, asye SMELTING rete konsomatè a pi gwo nan ferrosilicon.
Ferrosilicon gen yon kantite itilizasyon pi lwen pase steelmaking, menm si. Li se yon pre-alyaj nan pwodiksyon an nan ferrochilikon mayezyòm , yon nodulizer itilize yo pwodwi duktil fè, osi byen ke pandan pwosesis la Pidgeon pou raffinage segondè Manyezyòm pouriti.
Ferrosilikon kapab tou itilize pou fè chalè ak korozyon reziste aliminyòm Silisyòm feril kòm byen ke Silisyòm asye, ki te itilize nan envantè de elektwo-motè ak am transformateur.
Metalik Silisyòm ka itilize nan Stelmaking kòm byen ke yon ajan alye nan Distribisyon aliminyòm. Aliminyòm-Silisyòm (Al-Si) pati machin yo se lejè ak pi fò pase eleman jete soti nan aliminyòm pi. Pati otomobil tankou blòk motè ak rim kawotchou yo se kèk nan pati ki pi souvan jete Silisyòm pati.
Prèske mwatye nan tout Silisyòm métallurgique itilize pa endistri chimik la pou fè silica fumed (yon ajan epesman ak desiccant), silan (yon ajan makonnen) ak silikon (sele, adhésifs, ak grès machin).
Photovoltaic klas polysilicon se premyèman itilize nan fè nan selil solè polysilicon. Anviwon senk tòn polysilikon ki nesesè pou fè yon sèl megawatt nan modil solè.
Kounye a, polysilicon kont teknoloji solè pou plis pase mwatye enèji solè ki pwodui globalman, pandan teknoloji monosilicon kontribye apeprè 35 pousan. An total, 90 pousan nan enèji solè itilize pa moun kolekte pa Silisyòm ki baze sou teknoloji.
Silicone Monocrystal tou se yon materyèl semiconductor kritik yo te jwenn nan elektwonik modèn. Kòm yon materyèl substra yo itilize nan pwodiksyon transistè efè jaden (FETs), ki ap dirije ak sikui entegre, silikon ka jwenn nan pwatikman tout òdinatè, telefòn mobil, tablèt, televizyon, radyo ak lòt aparèy kominikasyon modèn.
Li estime ke plis pase yon tyè nan tout aparèy elektwonik gen teknoloji semiconductor Silisyòm ki baze sou.
Finalman, se difisil alyaj kabonik Silisyòm lan itilize nan yon varyete aplikasyon elektwonik ak ki pa elektwonik, ki gen ladan sentetik bijou, semi-wojèktè wo-tanperati, seramik difisil, koupe zouti, disk fren, abrazif, vès san bòl ak eleman chofaj.
Sous:
Yon istwa brèf nan alyaj Steel ak Ferroalloy Pwodiksyon.
URL: http://www.urm-company.com/images/docs/steel-alloying-history.pdf
Holappa, Lauri ak Seppo Louhenkilpi.
Sou wòl nan Ferroalloys nan Steelmaking. Jen 9-13, 2013. trèzyèm Entènasyonal Ferroalloys Kongrè a. URL: http://www.pyrometallurgy.co.za/InfaconXIII/1083-Holappa.pdf
Swiv Terence sou Google +