குறைக்கடத்தி பொருட்கள் - ஜெர்மானியம் மற்றும் சிலிக்கான்

செமிகண்டக்டர்கள் பல்வேறு வகையான மின் மற்றும் இயற்பியல் பண்புகளுடன் ஒருவருக்கொருவர் வேறுபடும் பொருட்களின் பரந்த பகுதியைக் குறிக்கின்றன, அதே போல் பல்வேறு வகையான வேதியியல் கலவையுடன், அவற்றின் தொழில்நுட்ப பயன்பாட்டில் வெவ்வேறு நோக்கங்களை தீர்மானிக்கிறது.

இரசாயன இயல்பு மூலம், நவீன குறைக்கடத்தி பொருட்கள் பின்வரும் நான்கு முக்கிய குழுக்களாக வகைப்படுத்தலாம்:

1. ஒரு தனிமத்தின் அணுக்கள் அல்லது மூலக்கூறுகளால் ஆன படிக குறைக்கடத்தி பொருட்கள். இத்தகைய பொருட்கள் தற்போது ஜெர்மானியம், சிலிக்கான், செலினியம், போரான், சிலிக்கான் கார்பைடு போன்றவை பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

2. ஆக்சைடு படிக குறைக்கடத்தி பொருட்கள், அதாவது. உலோக ஆக்சைடு பொருட்கள். முக்கியமானவை: காப்பர் ஆக்சைடு, ஜிங்க் ஆக்சைடு, காட்மியம் ஆக்சைடு, டைட்டானியம் டை ஆக்சைடு, நிக்கல் ஆக்சைடு போன்றவை. இந்த குழுவில் பேரியம் டைட்டனேட், ஸ்ட்ரோண்டியம், துத்தநாகம் மற்றும் பல்வேறு சிறிய சேர்க்கைகள் கொண்ட பிற கனிம சேர்மங்களின் அடிப்படையிலான பொருட்களும் அடங்கும்.

3. மெண்டலீவின் உறுப்புகளின் அமைப்பின் மூன்றாவது மற்றும் ஐந்தாவது குழுக்களின் அணுக்களின் கலவைகளை அடிப்படையாகக் கொண்ட படிக குறைக்கடத்தி பொருட்கள். அத்தகைய பொருட்களின் எடுத்துக்காட்டுகள் இண்டியம், காலியம் மற்றும் அலுமினியம் ஆன்டிமோனைடுகள், அதாவது.இண்டியம், காலியம் மற்றும் அலுமினியத்துடன் ஆண்டிமனி கலவைகள். இவை இண்டர்மெட்டாலிக் சேர்மங்கள் என்று அழைக்கப்பட்டன.

4. சல்பர், செலினியம் மற்றும் டெல்லூரியம் ஆகியவற்றின் சேர்மங்களை அடிப்படையாகக் கொண்ட படிக அரைக்கடத்தி பொருட்கள் ஒருபுறம் மற்றும் தாமிரம், காட்மியம் மற்றும் பன்றி Ca மறுபுறம். இத்தகைய கலவைகள் முறையே அழைக்கப்படுகின்றன: சல்பைடுகள், செலினைடுகள் மற்றும் டெல்லூரைடுகள்.

அனைத்து குறைக்கடத்தி பொருட்கள், ஏற்கனவே குறிப்பிட்டுள்ளபடி, படிக அமைப்பு மூலம் இரண்டு குழுக்களாக பிரிக்கலாம். சில பொருட்கள் பெரிய ஒற்றை படிகங்கள் (ஒற்றை படிகங்கள்) வடிவத்தில் தயாரிக்கப்படுகின்றன, அதிலிருந்து பல்வேறு அளவுகளின் தட்டுகள் சில படிக திசைகளில் திருத்திகள், பெருக்கிகள், ஃபோட்டோசெல்களில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

இத்தகைய பொருட்கள் ஒற்றை படிக குறைக்கடத்திகளின் குழுவை உருவாக்குகின்றன ... மிகவும் பொதுவான ஒற்றை படிக பொருட்கள் ஜெர்மானியம் மற்றும் சிலிக்கான் ஆகும். சிலிக்கான் கார்பைட்டின் ஒற்றைப் படிகங்கள், இன்டர்மெட்டாலிக் சேர்மங்களின் ஒற்றைப் படிகங்கள் தயாரிப்பதற்காக RMethods உருவாக்கப்பட்டுள்ளன.

மற்ற குறைக்கடத்தி பொருட்கள் தோராயமாக ஒன்றாக இணைக்கப்பட்ட மிகச் சிறிய படிகங்களின் கலவையாகும். இத்தகைய பொருட்கள் பாலிகிரிஸ்டலின் என்று அழைக்கப்படுகின்றன... பாலிகிரிஸ்டலின் செமிகண்டக்டர் பொருட்களின் பிரதிநிதிகள் செலினியம் மற்றும் சிலிக்கான் கார்பைடு, அத்துடன் பீங்கான் தொழில்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்தி பல்வேறு ஆக்சைடுகளால் செய்யப்பட்ட பொருட்கள்.

பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் குறைக்கடத்தி பொருட்களைக் கவனியுங்கள்.

ஜெர்மானியம் - மெண்டலீவின் தனிமங்களின் நான்காவது குழுவின் ஒரு உறுப்பு. ஜெர்மானியம் ஒரு பிரகாசமான வெள்ளி நிறத்தைக் கொண்டுள்ளது. ஜெர்மானியத்தின் உருகுநிலை 937.2 ° C. இது பெரும்பாலும் இயற்கையில் காணப்படுகிறது, ஆனால் மிகக் குறைந்த அளவுகளில். ஜெர்மானியத்தின் இருப்பு துத்தநாக தாதுக்கள் மற்றும் பல்வேறு நிலக்கரிகளின் சாம்பல் ஆகியவற்றில் காணப்படுகிறது. ஜெர்மானியம் உற்பத்தியின் முக்கிய ஆதாரம் நிலக்கரி சாம்பல் மற்றும் உலோக ஆலைகளின் கழிவுகள் ஆகும்.

அரிசி. 1. ஜெர்மானியம்

பல இரசாயன நடவடிக்கைகளின் விளைவாக பெறப்பட்ட ஜெர்மானியம் இங்காட், அதிலிருந்து குறைக்கடத்தி சாதனங்களை தயாரிப்பதற்கு இன்னும் பொருத்தமான ஒரு பொருளாக இல்லை. இது கரையாத அசுத்தங்களைக் கொண்டுள்ளது, இன்னும் ஒரு படிகமாக இல்லை, மேலும் தேவையான மின் கடத்துத்திறனை தீர்மானிக்கும் ஒரு சேர்க்கை அதில் இல்லை.

கரையாத அசுத்தங்கள் மண்டல உருகும் முறையிலிருந்து இங்காட்டை சுத்தம் செய்ய இது பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது... கொடுக்கப்பட்ட திடமான குறைக்கடத்தியில் மற்றும் அதன் உருகும்போது வித்தியாசமாக கரையும் அசுத்தங்களை மட்டுமே அகற்ற இந்த முறை பயன்படுத்தப்படுகிறது.

ஜெர்மானியம் மிகவும் கடினமானது ஆனால் மிகவும் உடையக்கூடியது மற்றும் தாக்கத்தில் சிறிய துண்டுகளாக உடைகிறது. இருப்பினும், ஒரு வைரம் அல்லது பிற சாதனங்களைப் பயன்படுத்தி, அதை மெல்லிய துண்டுகளாக வெட்டலாம். உள்நாட்டுத் தொழில் உலோகக் கலவை ஜெர்மானியத்தை உற்பத்தி செய்கிறது மின்னணு கடத்துத்திறன் 0.003 முதல் 45 ஓம் என்எஸ் செமீ வரையிலான எதிர்ப்புத் திறன் கொண்ட பல்வேறு தரங்கள் மற்றும் ஜெர்மானியம் 0.4 முதல் 5.5 ஓம் என்எஸ் செமீ மற்றும் அதற்கு மேல் எதிர்ப்புத் திறன் கொண்ட துளைகளின் மின் கடத்துத்திறனுடன் கலந்தது. அறை வெப்பநிலையில் தூய ஜெர்மானியத்தின் குறிப்பிட்ட எதிர்ப்பு ρ = 60 ஓம் NS செ.மீ.

செமிகண்டக்டர் பொருளாக ஜெர்மானியம் டையோட்கள் மற்றும் ட்ரையோட்களுக்கு மட்டுமல்ல, அதிக மின்னோட்டங்களுக்கான மின் திருத்திகள், காந்தப்புல வலிமையை அளவிடப் பயன்படுத்தப்படும் பல்வேறு சென்சார்கள், குறைந்த வெப்பநிலைக்கான எதிர்ப்பு தெர்மோமீட்டர்கள் போன்றவற்றுக்கு பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

சிலிக்கான் இயற்கையில் பரவலாக விநியோகிக்கப்படுகிறது. இது, ஜெர்மானியத்தைப் போலவே, மெண்டலீவ் உறுப்புகளின் நான்காவது குழுவின் ஒரு உறுப்பு மற்றும் அதே படிக (கன) அமைப்பைக் கொண்டுள்ளது. பளபளப்பான சிலிக்கான் எஃகின் உலோகப் பளபளப்பைப் பெறுகிறது.

குவார்ட்ஸ் மற்றும் பிற கனிமங்களின் அடிப்படையை உருவாக்கி, பூமியில் அதிகமாகக் காணப்படும் இரண்டாவது தனிமமாக இருந்தாலும், சிலிக்கான் சுதந்திர நிலையில் இயற்கையாக ஏற்படாது. SiO2 கார்பனின் உயர் வெப்பநிலை குறைப்பதன் மூலம் சிலிக்கானை அதன் தனிம வடிவில் தனிமைப்படுத்தலாம். அதே நேரத்தில், அமில சிகிச்சைக்குப் பிறகு சிலிக்கானின் தூய்மை ~ 99.8% ஆகும், மேலும் இந்த வடிவத்தில் குறைக்கடத்தி கருவி சாதனங்களுக்கு, இது பயன்படுத்தப்படாது.

உயர்-தூய்மை சிலிக்கான் அதன் முன்பு நன்கு சுத்திகரிக்கப்பட்ட ஆவியாகும் சேர்மங்களிலிருந்து (ஹலைடுகள், சிலேன்கள்) துத்தநாகம் அல்லது ஹைட்ரஜனுடன் கூடிய உயர்-வெப்பநிலைக் குறைப்பு அல்லது அவற்றின் வெப்பச் சிதைவு மூலம் பெறப்படுகிறது. எதிர்வினையின் போது வெளியிடப்பட்டது, சிலிக்கான் எதிர்வினை அறையின் சுவர்களில் அல்லது ஒரு சிறப்பு வெப்பமூட்டும் உறுப்பு மீது டெபாசிட் செய்யப்படுகிறது - பெரும்பாலும் உயர் தூய்மை சிலிக்கானால் செய்யப்பட்ட கம்பியில்.

அரிசி. 2. சிலிக்கான்

ஜெர்மானியத்தைப் போலவே, சிலிக்கான் உடையக்கூடியது. அதன் உருகுநிலை ஜெர்மானியத்தை விட கணிசமாக அதிகமாக உள்ளது: 1423 ° C. அறை வெப்பநிலையில் தூய சிலிக்கானின் எதிர்ப்பு ρ = 3 NS 105 ஓம்-பார்க்க

சிலிக்கானின் உருகுநிலை ஜெர்மானியத்தை விட அதிகமாக இருப்பதால், கிராஃபைட் சிலுவை குவார்ட்ஸ் க்ரூசிபிள் மூலம் மாற்றப்படுகிறது, ஏனெனில் அதிக வெப்பநிலையில் கிராஃபைட் சிலிக்கானுடன் வினைபுரிந்து சிலிக்கான் கார்பைடை உருவாக்குகிறது. கூடுதலாக, கிராஃபைட் அசுத்தங்கள் உருகிய சிலிக்கானுக்குள் நுழையலாம்.

இத்தொழில் 0.01 முதல் 35 ஓம் x செமீ வரை மின்தடைத்திறன் கொண்ட எலக்ட்ரானிக் கடத்துத்திறன் (பல்வேறு தரங்கள்) கொண்ட செமிகண்டக்டர் டோப் செய்யப்பட்ட சிலிக்கானை உற்பத்தி செய்கிறது.

சிலிக்கான், ஜெர்மானியம் போன்றது, பல குறைக்கடத்தி சாதனங்களின் தயாரிப்பில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.சிலிக்கான் ரெக்டிஃபையரில், ஜெர்மானியம் ரெக்டிஃபையர்களை (80 ° C) விட அதிக தலைகீழ் மின்னழுத்தங்கள் மற்றும் இயக்க வெப்பநிலை (130 - 180 ° C) அடையப்படுகிறது. புள்ளியும் விமானமும் சிலிக்கானால் ஆனது டையோட்கள் மற்றும் triodes, photocells மற்றும் பிற குறைக்கடத்தி சாதனங்கள்.

அத்திப்பழத்தில். 3 ஜெர்மானியம் மற்றும் சிலிக்கானின் எதிர்ப்பின் சார்புகளை அவற்றிலுள்ள அசுத்தங்களின் செறிவைக் காட்டுகிறது.

அரிசி. 3. அறை வெப்பநிலையில் ஜெர்மானியம் மற்றும் சிலிக்கானின் எதிர்ப்பில் அசுத்தங்களின் செறிவின் தாக்கம்: 1 - சிலிக்கான், 2 - ஜெர்மானியம்

படத்தில் உள்ள வளைவுகள் எதிர்ப்பின் மீது அசுத்தங்கள் பெரும் தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகின்றன என்பதைக் காட்டுகின்றன: ஜெர்மானியத்தில், இது 60 ஓம் x செமீ இன் உள் எதிர்ப்பு மதிப்பிலிருந்து 10-4 ஓம் x செமீ ஆக மாறுகிறது, அதாவது 5 x 105 மடங்கு, மற்றும் சிலிக்கான் 3 x 103 முதல் 10-4 ஓம் x செமீ வரை, அதாவது 3 x 109 ஒரு முறை.

நேரியல் அல்லாத மின்தடையங்களின் உற்பத்திக்கான ஒரு பொருளாக, பாலிகிரிஸ்டலின் பொருள் குறிப்பாக பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது - சிலிக்கான் கார்பைடு.

அரிசி. 4. சிலிக்கான் கார்பைடு

மின் இணைப்புகளுக்கான வால்வ் லிமிட்டர்கள் சிலிக்கான் கார்பைடால் செய்யப்படுகின்றன - மின் கம்பியை அதிக மின்னழுத்தத்திலிருந்து பாதுகாக்கும் சாதனங்கள். அவற்றில், நேரியல் அல்லாத குறைக்கடத்தியால் செய்யப்பட்ட வட்டுகள் (சிலிக்கான் கார்பைடு) கோட்டில் ஏற்படும் எழுச்சி அலைகளின் செயல்பாட்டின் கீழ் மின்னோட்டத்தை தரையில் அனுப்புகின்றன. இதன் விளைவாக, வரியின் இயல்பான செயல்பாடு மீட்டமைக்கப்படுகிறது. இயக்க மின்னழுத்தத்தில், இந்த வட்டுகளின் எதிர்ப்பின் கோடுகள் அதிகரிக்கும் மற்றும் வரியிலிருந்து தரையில் கசிவு மின்னோட்டம் நிறுத்தப்படும்.

சிலிக்கான் கார்பைடு செயற்கையாக உற்பத்தி செய்யப்படுகிறது - அதிக வெப்பநிலையில் (2000 ° C) நிலக்கரியுடன் குவார்ட்ஸ் மணல் கலவையை வெப்ப சிகிச்சை மூலம்.

அறிமுகப்படுத்தப்பட்ட சேர்க்கைகளைப் பொறுத்து, சிலிக்கான் கார்பைட்டின் இரண்டு முக்கிய வகைகள் உருவாகின்றன: பச்சை மற்றும் கருப்பு.அவை மின் கடத்துத்திறன் வகைகளில் ஒருவருக்கொருவர் வேறுபடுகின்றன, அதாவது: பச்சை சிலிக்கான் கார்பைடு n-வகை மின் கடத்துத்திறனை வீசுகிறது, மற்றும் கருப்பு - p-வகை கடத்துத்திறன் கொண்டது.

க்கு வால்வு கட்டுப்படுத்திகள் சிலிக்கான் கார்பைடு 55 முதல் 150 மிமீ விட்டம் மற்றும் 20 முதல் 60 மிமீ உயரம் கொண்ட டிஸ்க்குகளை தயாரிக்கப் பயன்படுகிறது. ஒரு வால்வு நிறுத்தத்தில், சிலிக்கான் கார்பைடு டிஸ்க்குகள் ஒருவருக்கொருவர் மற்றும் தீப்பொறி இடைவெளிகளுடன் தொடரில் இணைக்கப்பட்டுள்ளன. டிஸ்க்குகள் மற்றும் தீப்பொறி பிளக்குகள் கொண்ட அமைப்பு ஒரு சுருள் ஸ்பிரிங் மூலம் சுருக்கப்படுகிறது. ஒரு போல்ட் மூலம், அரெஸ்டர் இணைக்கப்பட்டுள்ளது மின் இணைப்பு கடத்தி, மற்றும் ° C அரெஸ்டரின் மறுபக்கம் தரையில் கம்பி மூலம் இணைக்கப்பட்டுள்ளது. உருகியின் அனைத்து பகுதிகளும் பீங்கான் பெட்டியில் வைக்கப்பட்டுள்ளன.

சாதாரண டிரான்ஸ்மிஷன் லைன் மின்னழுத்தத்தில், வால்வு வரி மின்னோட்டத்தை கடக்காது. வளிமண்டல மின்சாரம் அல்லது உள் எழுச்சிகளால் உருவாக்கப்பட்ட அதிகரித்த மின்னழுத்தங்களில் (உயர்வுகள்), தீப்பொறி இடைவெளிகள் உருவாக்கப்படுகின்றன மற்றும் வால்வு வட்டுகள் உயர் மின்னழுத்தத்தின் கீழ் இருக்கும்.

அவற்றின் எதிர்ப்பு கூர்மையாக குறையும், இது வரியிலிருந்து தரையில் தற்போதைய கசிவை உறுதி செய்யும். கடந்து செல்லும் அதிக மின்னோட்டம் மின்னழுத்தத்தை சாதாரணமாக குறைக்கும் மற்றும் வால்வு டிஸ்க்குகளில் எதிர்ப்பு அதிகரிக்கும். வால்வு மூடப்படும், அதாவது, கோட்டின் இயக்க மின்னோட்டம் அவர்களுக்கு அனுப்பப்படாது.

சிலிக்கான் கார்பைடு உயர் இயக்க வெப்பநிலையில் (500 °C வரை) செயல்படும் குறைக்கடத்தி ரெக்டிஃபையர்களிலும் பயன்படுத்தப்படுகிறது.