Mis on alumiini ja silikiini erinevus nende kasutamisel pooljuhtimisees?

Alumiini ja silikooni erinevused pooljuhtmetallide rakendustes

Alumiini ja silikooni rakendused pooljuhttehnoloogias on erinevad, peamiselt nende füüsika- ja keemiliste omaduste ning nende spetsiifilise rolli sebades valmistuses. Siin on peamised erinevused aluminiini ja silikooni vahel pooljuhtmetallide rakendustes:

Silikoon

Füüsikaomadused:

• Kristallstruktuur: Silikoon leidub tavaliselt ühekrusta kujul, kus enimlevinud kristallstruktuur on diameedkubik.

• Joobuvus: Silikoon on tavaline pooljuhtmaterjal, mille joobuvust saab reguleerida dopinge (seosainete lisamise) abil.

• Bändipank: Silikoonil on umbes 1,12 eV bändipank, mis teeb selle sobivaks elektroniliste seadmete kasutamiseks toorežiimisel.

Keemilised omadused:

• Oksideerumine: Silikoon moodustab oma pinnal tihe silikoondioksiidi (SiO₂) kiht, mis on suurepärane eraldusmaterjal ja laialdaselt kasutatav eralduse ja passiveerimiseks pooljuhtseadmetes.

• Stabiilsus: Silikoon on keemiliselt stabiilne kõrgete temperatuuride korral, mis muudab selle sobivaks kõrgetempersatuurseteks protsessideks.

Rakendused:

• Integreeritud tsirkuid: Silikoon on peamine materjal integreeritud tsirkuid (IC) valmistamiseks, sealhulgas mikroprotsessorite, mäluplaadi ja muude loogikaüksuste jaoks.

• Päikeseelemendid: Silikooneelundel päikeseelemendid on enimlevinud ja majanduslikud fotovoltaikud.

• Andurid: Silikooneelundel andurid on laialdaselt kasutatavad erinevates rakendustes, nagu rõhu- ja temperatuuriandurid.

Alumiini

Füüsikaomadused:

• Joobuvus: Alumiini on hea elektri joobija, mille joobuvus jääb järgmiseks peale hõbeda, raud ja kulda.

• Löömispunkt: Alumiinil on suhteliselt madal löömispunkt (660°C), mis muudab selle sobivaks madaltempersatuurseteks protsessideks.

• Venitavus: Alumiinil on suurepärane venitavus ja paindatavus, mis muudab selle lihtsaks erinevate kuju töötlemiseks.

Keemilised omadused:

• Oksideerumine: Alumiini moodustab oma pinnal tihe aluminiiumoksiidi (Al₂O₃) kiht, mis on hea eraldusmaterjal ja korrosioonikindel.

• Reageerivus: Alumiini võib olla väga reageeriv teatud tingimustes, näiteks kõrgete temperatuuride või tugevate hapnikute korral.

Rakendused:

• Ühendusmaterjal: Pooljuhtseadmetes kasutatakse aluminiiumi tavaliselt metaalühenduste loomiseks, mis ühendavad erinevaid komponente ja kihte.

• Pakkimismaterjal: Alumiini ja selle alliaadid kasutatakse tavaliselt pooljuhtseadmete pakkimiseks, andes mehaanilist kaitset ja soojuse levikut.

• Heitlik materjal: Alumiinil on suurepärased heitlikud omadused ja seda kasutatakse tavaliselt optiliste heitjate ja optoelektroniliste seadmete valmistamiseks.

Peamised erinevused

Materjali tüüp:

• Silikoon: Pooljuhtmaterjal, mida peamiselt kasutatakse elektronika seadmete põhiosade valmistamiseks.

• Alumiini: Joobiv materjal, mida peamiselt kasutatakse ühenduste ja pakkimiseks.

Füüsika- ja keemilised omadused:

• Silikoon: Omab heidän pooljuhtomadusi ja moodustab oma pinnal silikoondioksiidi eralduskatte.

• Alumiini: Omab suurepärast joobuvust ja venitavust, ja moodustab oma pinnal aluminiiumoksiidi eralduskatte.

Rakendusalad:

• Silikoon: Laialdaselt kasutatav integreeritud tsirkuid, päikeseelementides ja andurites.

• Alumiini: Peamiselt kasutatav metaalühenduste, pakkimismaterjalide ja heitlike materjalide jaoks.

Järeldus

Alumiini ja silikooni roll pooljuhttehnoloogias on erinev. Silikoon, kui pooljuhtmaterjal, on põhiline materjal elektronika seadmete valmistamiseks, samas kui aluminiium, kui joobiv materjal, kasutatakse peamiselt ühenduste ja pakkimiseks. Nende vastavate füüsika- ja keemiliste omaduste tõttu on neil oma eelised ja sobivus erinevates rakendustes.