هل السيليكون من اشباه الموصلات

هل السيليكون من اشباه الموصلات

على الرغم من بساطة عنصر السيليكون، إلا أنه يدخل في تصنيع مكونات أكثر تعقيدًا، فهو يُعد أحد العناصر الأساسية في صناعة الإلكترونيات والرقائق التي تستخدم في الكمبيوتر والهواتف الذكية، بالإضافة إلى الأفران الميكروويف .

ما هي أسباب استخدام السيليكون في رقائق الكمبيوتر رغم بساطته؟ يدخل السيليكون في جميع الصناعات الإلكترونية بسبب خصائصه الفريدة، وأهمها أنه مادة شبه موصلة .

عنصر السيليكون يمتلك خاصية قابلية التعديل في الخصائص الكهربائية، حيث يمكنه توصيل الكهرباء في ظروف معينة ويعمل كعازل في ظروف أخرى، ويمكن ضبط هذه الخصائص الكهربائية باستخدام المنشطات، وهذا يجعل السيليكون مادة جيدة لصنع الترانزيستورات التي تقوم بتضخيم الإشارات الكهربائية.

ليست خواص السيليكون هي العامل الوحيد الذي يجعله عنصرًا مثاليًا للأجهزة الإلكترونية، فهو متوفر بكثرة ويشكل العنصر الأكثر شيوعًا في القشرة الأرضية، مما يجعله مادةً اقتصاديةً ومثاليةللصناعات الإلكترونية.

ليس السيليكون هو المادة الوحيدة التي يستخدمها في صناعة الأجهزة الإلكترونية، فهناك أيضًا مركب النيتريد الغاليوم الذي يعد مادة شبه موصلة حيث تتحرك الإلكترونات فيها بسرعة كبيرة وتكون الروابط بينها ضيقة جدًا.

يتميز الجرمانيوم بإمكانية تشغيله بجهد عالٍ ويعتبر مادة مثالية لصناعة الترانزستورات التي تستخدم في التطبيقات اللاسلكية التي تحتاج إلى سرعة عالية. ومع ذلك، فإن السيليكون لا يزال العنصر السائد لأنه تم تطوير عدة طرق لتحسين أجهزة السيليكون.

– يزيد عنصر السيليكون من فوائده سنوياً، وإذا لم يكن هناك السيليكون ورقائقه المصنوعة منه، فلن يكون لدينا أي أجهزة إلكترونية للاستخدام.

استخدامات السيليكون

استخدامات السيليكون :

• السيليكون يعتبر العنصر الأساسي في صناعة السيراميك والطوب.
• يعتبر السيليكون مادة موصلة تستخدم في صناعة الترانزستورات.
• يتم استخدام عنصر السيليكون في صناعة الشرائح والرقائق الموجودة في الحواسيب، وأيضًا في صناعة الخلايا الشمسية.
• يُعد السيليكون أحد المكوناتالحيوية في صناعة الأسمنت البورتلاندي.
• يتم استخدام السيليكون في تصنيع وإنتاج الطوب الناري.
• يستخدم في صناعة أنظمة العزل المائي.
• يتم استخدام السيليكون أيضًا في تصنيع العديد من المواد كعوامل تحرير القوالب ومركبات الصب.
• يتم استخدام سبيكة سبائك الفيروسيليكون في صناعة الصلب.

خصائص السيليكون

يتميز عنصر السيليكون بالعديد من الخصائص وهي:

• يمكن لهذا العنصر الارتباط بالعديد من العناصر الأخرى مثل الأكسجين.
• الصخور التي تحتوي على عنصري السيليكون والأكسجين تُعرف باسم السيليكات، وبعد عملية تنقية السيليكون، يتحول إلى بلورة رمادية تشبه المعدن، ولكنه ليس حقيقيًا معدنًا.

أنواع السيليكون وتطبيقاته

يتميز السيليكون بعدة خصائص فريدة ومتميزة، منها أنه يعتبر إحدى أنواع الموصلات الشبه موصلة، ويتميز بكونه موصلا جيدا للحرارة، كما أنه مقاوم للحريق، وهو عنصر كيميائي مستقر ومقاوم للهب، كما أنه يتميز بمقاومة ممتازة للحرارة والبرودة، وذلك بفعل التغيرات التي تحدث في البوليمر الأساسي .

ويتم تحديد تصنيف مطاط السيليكون وفقًا لخصائصه البارزة، بما في ذلك إضافة حشو لتعزيز الخصائص والإضافات الخاصة التي تكون جزءًا من تكوين المطاط، وذلك لتلبية احتياجات التطبيقات المختلفة.

• مطاط السيليكون للأغراض العامة

يستخدم مادة السيليكون في الأغراض العامة بسبب خصائصها المميزة، حيث إنها مادة مقاومة للحرارة ومثبطة للهب، وتتمتع بالاستقرار الكيميائي وتستطيع مقاومة الأشعة فوق البنفسجية.

يستخدم السيليكون في صناعة العديد من الأدوات التي نستخدمها في حياتنا اليومية، بما في ذلك أدوات المطبخ، ويصل صلابة السيليكون العادية إلى حوالي Shore A 30 ~ 70 خلال العملية التصنيعية.

• مطاط السيليكون منخفض الصلابة
  

تبلغ صلابة السيليكون في هذه الحالة حوالي Shore A 5 ~ 20 مما يجعلها منخفضة الصلابة للغاية، لكن يتميز في هذه الحالة بالقوة العالية ويتمتع بالصلابة المنخفضة وأيضا الليونة والاستطالة العالية، ويتم استخدامها في حلمات الأطفال والحصائر مضادة الانزلاق وأيضا في نعال الأحذية وأغشية للحفظ.

• مطاط السيليكون عالي الصلابة

تصل صلابة السيليكون إلى حوالي Shore A 90 بعد المعالجة في هذه الحالة، وتتميز بالصلابة والثبات، وتستخدم في صناعة بدائل لدن بالحرارة.

• سيليكون ذو قوة تمزق عالية

– يبلغ متوسط قوة تمزق السيليكون العام حوالي 9.8 كيلو نيوتن / متر، أما في حالة السيليكون عالي القوة فتصل إلى حوالي 29 إلى 49 كيلو نيوتن / متر، وهي مادة مثالية للاستخدام في قوالب العناصر التي تتطلب قوة تمزق عالية وتتميز بمقاومةتمزق ممتازة.

كما يتميز بقوة شد عالية والاستطالة، فإنه يستخدم أيضًا في صناعة أغطية السيليكون الممتدة والشرائط اللاصقة وأغطية جهاز التحكم عن بعد.

• سيليكون عالي الشفافية
  

يتحوّل هذا النوع من السيليكون إلى شفافية كبيرة عندما يتعرض للقوة بشكل جيد، كما أنه يتميز بشفافيته العالية وعدم تمزقه بشكل كبير، مما يجعله سهل الصبغ بالألوان، ويستخدم في صناعة الأنابيب الطبية والحلمات الشفافة المصنوعة من السيليكون.

•  سيليكون السيليكون المقاوم للهب
  

يكون هذا النوع قابلًا للاشتعال ويتحول إلى رمادٍ أبيضٍ وشكله المعدني عند الحرق، ولكن يمكن مطابقة السيليكون لمعايير UL94 V-0 أو V-1 أو V-2 عند إضافة كمية صغيرة من مثبطات اللهب.

يتميز باستخدامه كمثبط للهب وعدم إطلاقه لغازات سامة، ويستخدم في صناعة الإلكترونيات ومترو الأنفاق، كما يدخل في صناعة الأسلاك والكابلات وعدادات الكهرباء.

•  سيليكون موصل حراري
  

يتميز السيليكون بأنه مادة موصلة للحرارة بشكل عالي ومقاومة للحرارة، مما يجعلها تتميز بالعزل الكهربائي والمقاومة للحرارة أيضًا. لذلك، يتم استخدام السيليكون في الحشية الموصلة للحرارة والوسادات التي تنقل الحرارة وأيضًا في وحدات المعالجة المركزية في أجهزة الكمبيوتر .

• مطاط السيليكون الموصل كهربائيا
  

تتميز مادة السيليكون بكونها مادة شبه موصلة وتحتوي على مادة أسود الكربون الموصلة للكهرباء، وتعد مادة موصلة للكهرباء عند التيارات المنخفضة، وتتميز أيضًا بكونها مادة موصلة للحرارة وموصلة إلكترونيًا.

لذلك، يُستخدم في صناعة لوحات المفاتيح وموصلات الكابلات والجوانات والواجهات، ويتمتع أيضًا بمقاومة جيدة للحرارة وقدرة عالية على التوصيل الكهربائي.

• مطاط السيليكون المقاوم للحرارة العالية
  

تم تصميم هذا النوع من السيليكون ليتحمل العديد من الظروف المختلفة والدرجات الحرارية العالية التي تصل إلى حوالي 250-300 درجة مئوية في بعض الأوقات.

تتميز هذه المادة بقدرتها على تحمل درجات الحرارة العالية، ولذلك يتم استخدامها في صناعة الأسرة والأختام التي تتحمل درجات الحرارة العالية، وكذلك قطع غيار السيارات.

• مطاط السيليكون المقاوم للزيت
  

هي عبارة عن مادة السيليكون التي تم تصنيعها تحت ظروف خاصة لجعلها أكثر مقاومة للزيت عند ارتفاع درجة الحرارة، وتتميز بأنها تصبح مقاومة للزيت بشكل كبير عند استخدامها.

تتوفر مادة السيليكون المستخدمة في تصنيع التطبيقات الحشية والحلقات والأختام بأشكال وأنواع مختلفة، وهذا ما يتطلبه صنع مشروعك الناجح.