Silikonun Talaş Üretimi için İdeal Yarı İletken Olmasının 3 Nedeni

Günlük elektronik cihazlarımızın çoğu, bir şekilde transistörlere güvenir. Transistörler, bir cihazdan geçen akımın akışını kontrol etmek için kullanılan elektronik bileşenlerdir. Cihazların verileri işlemek için kullanabilecekleri ikili sinyaller sağlayarak, elektronik olarak kontrol edilen, açılıp kapanan anahtarlar gibi davranırlar.

Tahmin edebileceğiniz gibi, transistörler günlük olarak kullandığınız hemen hemen her elektronik cihazda bulunur. Transistörler birkaç hammaddeye dayalı olarak yapılabilir. Bununla birlikte, üreticiler silikon kullanmayı diğer herhangi bir malzemeye tercih ederler. İşte bunun için üç neden.

1. Silikon Ucuzdur

Silikon, oksijenden sonra yerkabuğunda en bol bulunan ikinci elementtir. Saf silikon nadir olmasına rağmen, silika (SiO2) gibi malzemeler, plajda veya diğer kumlu ortamlarda düz görünümde kolayca bulunabilir.

Güneşli bir günde kumla uğraşırken parıldayan parlak taneler olarak genellikle kumsaldaki silikayı tanımlayabilirsiniz.

Ancak plaj, silikon tedarik etmek için iyi bir yer değil. Plaj kumu, silika ve diğer malzemelerin oranının ideal olmadığı kadar çok yabancı maddeye sahiptir. Üreticiler ya silikon sağlayıcılarından satın alacak ya da malzemeleri silika konsantrasyonlarının yoğun olduğu yerlerde kendileri çıkaracaktı.

Diğer metaloid malzemelerle karşılaştırıldığında, silikon çok daha kolay ve basit bir saflaştırma yöntemine sahiptir. Silika yalnızca silikon ve oksijenin birleşimi olduğundan, tek yapmanız gereken oksijen parçacıklarını çıkarmaktır ve geriye saf silikon kalır.

İşlem, 3.632 derece Fahrenheit'e (2.000 santigrat derece) kadar ısıtılan bir fırın üzerinde silika ile karbonu tanıtmaktır. Isıdan gelen enerji silikon ve oksijeni parçalayacaktır. Atomik yapılara bağlı olarak, oksijenin karbonla bağlanma olasılığı daha yüksektir ve bu da işlemde yüksek oranda konsantre silikon bırakır.

2. Cips İşlemede Kullanılan MOSFET'leri Yapmak İçin Silikon Kullanılıyor

MOSFET'ler (metal-oksit-silikon alan etkili-transistör), işlemciler ve CPU'lar, RAM'ler, SSD'ler ve flash sürücüler gibi bellekler yapmak için ideal transistör türüdür. Adından da anlaşılacağı gibi, MOSFET'ler silikondan yapılmıştır. MOSFETS'in, onları işleme çipleri yapmak için ideal bileşenler haline getiren çeşitli nitelikleri vardır. Bunlar şunları içerir:

• Güç verimliliği. Diğer transistörlerin aksine, MOSFETS akımla değil voltajla kontrol edilir. Kapıyı kontrol eden voltaj ve transistörden yalnızca minimum miktarda akım geçtiği için daha az enerji tüketilir.
• Yüksek Frekans Anahtarlama. MOSFET'i AÇMAK ve KAPATMAK için yalnızca minimum akımın kullanılması, bu tür transistörleri, işlemciler gibi yüksek frekanslı uygulamalar için ideal hale getirir.
• Düşük Elektromanyetik Girişim. Düşük akımlar, MOSFET'lerin yanındaki diğer bileşenleri etkileyebilecek elektromanyetik parazitler üretmesini engeller. Elektromanyetik parazit konusunda endişelenmeden, mühendisler bunları bu kadar yoğun formatlarda paketlemeyi başardılar.
• Doğal Yalıtım. Silikon, doğal olarak oluşan yalıtımı sağlayan özelliklere sahiptir. MOSFET'lerin yoğun bir şekilde paketlenebilmesinin bir başka nedeni de doğal olarak oluşan yalıtımıdır.
• Harika Termaller. Yüksek akımlar iletkenleri sıcak yapar. MOSFET'ler fazla akım kullanmadıklarından, tabii ki overclock yapmadığınız sürece o kadar ısınmazlar.
• hız aşırtılabilir. Düşük ısıda çalışmak, anahtar olarak kullanılan MOSFETS'in diğer transistör türlerine kıyasla çok daha fazla kısılabileceği anlamına da gelir.

Pek çok avantajı ve uygulaması ile MOSFETS, elektronik çip bileşenleri yaparken tercih edilen transistördür, ancak alan etkili transistörleri yapmak için neden ilk etapta silikon kullanıyorsunuz? Neden diğer unsurlar değil?

Transistörler yaparken üreticilerin silikon gibi yarı iletken özelliklere sahip bir eleman kullanmaları gerekiyor. Yarı iletkenler, ne iletken ne de yalıtkan olmayan metaloidlerdir. Hala akımın içlerinden akmasına izin veriyorlar, sadece çok verimsiz bir şekilde.

Saf silikon doğal olarak kötü bir iletkendir. Bununla birlikte, mühendisler bor ve fosfor gibi safsızlıkları ekleyerek iletken özelliklerini değiştirmeyi başardılar. yarı iletkenler, voltaj verildiğinde transistörlerin iletkenden yalıtkana geçmesine izin verir. değiştirmek.

İlgili: Apple'ın iPhone Çiplerini Bu Kadar Özel Yapan Nedir?

3. Kolay Üretim Süreci

Diğer yarı iletkenler daha iyi alan etkili transistörler yapabilen özelliklere sahip olsa da, üretim kolaylığı nedeniyle silikon hala tercih edilen malzemedir. Bu, daha az karmaşıklık anlamına gelir ve bu da özel takımlara ve ekstra işlemeye daha az para harcanması anlamına gelir.

Silisyumla çalışmanın daha kolay olmasının ana nedenlerinden biri, yüksek erime noktasıdır. Silisyumun erime noktası 2,570 derece Fahrenheit'tir (1.410 santigrat derece). Mikroçip üretimi için yüksek erime noktasına sahip bir malzeme gereklidir, özellikle de son teknolojiyi uygularlarsa. asıl aktif kapının olacağı yerde bir kalıp yapmak için bir yer tutucu olarak kullanılan sahte bir kapı tanıtan imalat Kurulmuş.

Silisyumun üretilmesini kolaylaştıran bir diğer özellik, doğal olarak oluşan yalıtım özelliğidir. Üst silikon katmanlarına oksijen verildiğinde, bir metal-oksit-silikon (Cam) tabakası oluştururlar. Cam, ince katmanlarda bile mükemmel bir yalıtkandır ve üreticilerin ücretsiz yalıtıma sahip olmalarını sağlayarak onlara çok fazla maliyet ve üretim süresi kazandırır.

Silikon üretimi, ucuz olmasının yanı sıra, piyasadaki diğer yarı iletken üretiminden de çok daha önemlidir. Kolayca temin edilebilen silikon sayesinde, üreticilerin çalışacak hammaddelerin bitmesi konusunda endişelenmelerine gerek kalmaz, yine zamandan tasarruf edilir ve daha fazla mikroçip üretilir, bu da daha fazla kâr anlamına gelir.

İlgili: Çip Üzerindeki Sistem (SoC) Nedir?

Silikon Her Yerde

Silikon, dünyamızın müreffeh olmasına ve bugünkü teknolojik dev olmasına izin veren nihai yarı iletkendir. Belirli bir teknolojiyi mümkün kılmaktan sorumludur ve aynı zamanda dünyanın çoğunluğunun teknolojiden yararlanabilmesinin nedenidir.

Silikonun teknoloji endüstrisini daha karlı hale getiren birçok üretim avantajı olmasına rağmen, siz tüketiciler de silikon üretiminden yararlanırsınız. Akıllı telefonlar, bilgisayarlar, oyun konsolları, televizyonlar, CMOS kameralar ve diğer tüm akıllı cihazlar, hammadde maliyetlerinin düşük olması ve daha kolay olması nedeniyle ekonomik hale getirilmiştir. üretme.

Silikon hayatımızın o kadar büyük bir parçası ki, ironik bir şekilde silika (saf olmayan silikon) kumlu ortamlardan çıkarılmak zorundayken, saf silikon evimizin her yerine dağılmış halde bulunabilir.

Moore Yasası Sona Erdiğinde: Silikon Yongalara 3 Alternatif

Moore Yasası, onlarca yıldır teknolojik gelişmenin hızını belirlemiştir. Fakat fiziksel sınırlarına ulaşıldığında ne olur?

Sonrakini Oku

Yazar hakkında