Pikavastaus: Onko pii johdin?
Pii johtaa sähköä, mutta se ei ole hyvä johdin kuten kupari tai alumiini.Puhtaalla kiteisellä piillä on suhteellisen alhainen sähkönjohtavuus huoneenlämpötilassa, joten se luokitellaan apuolijohde. Sen johtavuus voi muuttua merkittävästi, kun lämpötila, puhtaus tai seostusainepitoisuus muuttuvat. Tämä kyky ohjata varauksenkuljettajia sen sijaan, että saavutettaisiin vain erittäin korkea johtavuus, tekee piistä hyödyllisen puolijohdelaitteessa.
Tärkeä kysymys ei siis ole vain siitä, onkopiitävoi kuljettaa virtaa. Se onmiksi sama piikide voi johtaa huonosti puhtaassa tilassaan ja siitä tulee paljon sähköisesti käyttökelpoisempi kontrolloidun dopingin jälkeen.
Pii on puolijohde, ei tyypillinen johdin tai eriste
Sähkömateriaalit ryhmitellään usein sen mukaan, kuinka helposti varauksenkantajat voivat liikkua niiden läpi. Pii on tyypillisen johtimen ja tyypillisen eristimen välissä.
| Materiaalityyppi | Sähköinen käyttäytyminen | Tärkein ero |
| Kapellimestari | Virta kulkee suhteellisen helposti | Saatavilla on monia mobiililatauksia |
| Eristin | Vastustaa voimakkaasti virrankulkua | Hyvin harvat käytettävissä olevat latausvälineet normaaleissa olosuhteissa |
| Puolijohde | Johtavuus voi vaihdella erittäin alhaisesta paljon korkeampiin arvoihin | Kantajan keskittymistä voidaan hallita tarkoituksella |
| Pii | Puolijohteen käyttäytyminen | Johtavuus riippuu voimakkaasti dopingista ja käyttöolosuhteista |
Joten piin kuvaaminen yksinkertaisesti johtimena tai eristimenä jättää huomiotta sen ominaisuuden, joka on tärkein. Pii on puolijohde, jonka sähköistä käyttäytymistä voidaan muuttaa laajalla käytännön alueella.
Miksi puhdas pii johtaa huonosti sähköä
Puhtaalla kiteisellä piillä on neljä valenssielektronia. Kiteen sisällä jokainen piiatomi jakaa nämä elektronit viereisten atomien kanssa kovalenttisten sidosten kautta.
Koska monet valenssielektroneista ovat mukana sitoutumisessa, suhteellisen harvat voivat liikkua vapaasti kiteen läpi ja kuljettaa virtaa huoneenlämpötilassa.
Tämä eroaa pohjimmiltaan tyypillisestä metallista, jossa johtumiseen on jo saatavilla paljon suurempi joukko liikkuvia elektroneja.
Puhdas pii on siksi sähköisesti heikkoa tavallisiin metallijohtimiin verrattuna, mutta se ei ole täysin johtamaton. Lämpöenergia voi luoda liikkuvia elektroneja ja reikiä, jolloin mitattavissa oleva virta voi virrata.
Intrinsic Siliconissa on muutamia ilmaisia lataustelineitä
Piitä ilman tarkoituksellista dopingia kutsutaansisäinen pii.
Sen sähköinen käyttäytyminen riippuu pääasiassa itse materiaalissa syntyvistä kantoaineista. Huoneenlämpötilassa niiden pitoisuus on suhteellisen alhainen, mikä antaa sisäiselle piille paljon suuremman resistiivisyyden kuin hyvällä metallijohtimella.
Tämä alhainen sisäinen johtavuus luo lähtökohdan, josta puolijohdeinsinöörit tarkoituksella muokkaavat materiaalia.
Yleiset teolliset piilaadut
Silicon Metal 441
Silicon Metal 553
Silicon Metal 3303
Doping säätelee piin sähkönjohtavuutta
Doping on mekanismi, joka muuttaa piin alhaisen sisäisen johtavuuden hallittavaksi sähköiseksi ominaisuudeksi.
Doping ei muuta piitä metalliksi.Sen sijaan piikiteeseen viedään huolellisesti valittuja atomeja, jotka muuttavat käytettävissä olevien varauksenkuljettajien määrää ja tyyppiä.
N-Piityyppi lisää elektronilatausalustoja
N--tyypin piitä valmistetaan käyttämällä luovuttavia lisäaineita, kuten fosforia tai arseenia.
Nämä atomit tarjoavat lisäelektroneja, jotka voivat osallistua sähkönjohtamiseen helpommin kuin normaaliin piisidosrakenteeseen sitoutuneet elektronit.
Seurauksena,elektronit ovat N--tyypin piin suurimmat varauksen kantajat.
P-Piityyppi luo reikävarauskannattimet
P--tyypin pii käyttää akseptoriseostusaineita, kuten booria tai galliumia.
Nämä seostusaineet aiheuttavat elektronipuutteita kidehilassa. Nämä avoimet työpaikat on kuvattureikiäja käyttäytyvät positiivisina varauksenkantajina.
P--tyypin piissä reiät ovat enemmistön kantajia.
| Silikon tyyppi | Tyypillinen lisäaine | Enemmistön kuljettaja | Sähköinen vaikutus |
| N-Type Pii | Fosfori / Arseeni | Elektronit | Lisää saatavilla olevia elektronien kantajia |
| P-Tyyppi pii | Boori / Gallium | Reikiä | Luo mobiilireikäkantajia |
Mahdollisuus luoda N-- ja P--tyypin alueita on tärkeämpää kuin pelkän piin "johtavamman" tekeminen. Sen avulla sähköinen käyttäytyminen voidaan suunnitella eri tavalla saman puolijohderakenteen eri osissa.
Piin johtavuus muuttuu lämpötilan, puhtauden ja kiteiden laadun myötä
Ei ole olemassa yhtä sähkönjohtavuusarvoa, joka edustaisi jokaista piimateriaalia.
Johtavuus ja ominaisvastus riippuvat mitattavan materiaalin kunnosta.
Lämpötila muuttaa piin johtavuutta
Kun sisäisen piin lämpötila nousee, lisää varauksenkantajia voi tulla saataville.
Siksi sen johtavuus yleensä kasvaa lämpötilan myötä. Tämä on tärkeä ero tyypillisiin metallijohtimiin, joissa vastus normaalisti kasvaa materiaalin lämmetessä.
Puhtaus ja lisäaineen pitoisuus muuttavat piin ominaisvastusta
Korkeampi kemiallinen puhtaus ei automaattisesti tarkoita parempaa sähkönjohtavuutta.
Erittäin puhtaalla sisäisellä piillä voi olla suhteellisen korkea ominaisvastus juuri siksi, että se sisältää vähän varauksenkantajia.
Kun kontrolloituja seostusaineita on lisätty, kantajakonsentraatio muuttuu ja johtavuus voi kasvaa huomattavasti. Merkittävä sähköspesifikaatio on siksi erotettava toisistaanpuhtausalkaenseostusaineen pitoisuus.
Kidevauriot voivat vaikuttaa piin sähköiseen käyttäytymiseen
Kidevauriot, raeraajat ja kontaminaatio voivat vaikuttaa siihen, miten varauksenkantajat liikkuvat piin läpi.
Tästä syystä puolijohdemateriaalia ei määritetä vain alkuaineen puhtauden perusteella. Kiteen laatu, lisäaineiden hallinta ja resistiivisyys voivat myös olla kriittisiä.
Onko pii siis johtavaa?
Puhdas pii on heikosti johtavaa huoneenlämmössä. Seostetusta piistä voidaan tehdä paljon johtavampaa, mutta se toimii silti puolijohteena tavanomaisen metallijohtimen sijaan.
Hallittu piijohtavuus mahdollistaa puolijohdelaitteiden käytön
Piistä tuli elektroniikan perusta, koska sen johtavuutta voidaan muokata, ei siksi, että se johtaa luonnostaan erittäin hyvin sähköä.
Luomalla alueita, joilla on kontrolloitu kantoainepitoisuudet, pii voi tukea sähkörakenteita, joita käytetään:
- Transistorit
- Integroidut piirit
- Tietokonepiirit
- Aurinkokennot
- Puolijohdelaitteet
Hyödyllinen ominaisuus on siiskontrolloitu johtavuus: insinöörit voivat tarkoituksella luoda alueita, jotka reagoivat eri tavalla sähköolosuhteisiin samassa pii{0}}pohjaisessa laitteessa.
Teollisuuden piimetallilla ja puolijohde{0}}laadulla piillä on erilaiset tekniset tiedot
Teollisuuspii Metalli ja puolijohdeluokan -pii perustuvat molemmat elementtiin Si, mutta ne eivät ole keskenään vaihdettavia sähkömateriaaleja.
| Materiaali | Tyypillinen rooli | Tekniset tiedot Focus |
| Metallurginen-piimetalli | Teollisuuden raaka-aine ja alkupään raaka-aine | Grade, Fe / Al / Ca rajat, hiukkaskoko ja erä-COA |
| Korkean{0}}puhtauden polypii | Erittäin puhdas{0}}raaka-aine jatkokäsittelyyn | Paljon tiukempi kontaminaatio- ja puhtausvalvonta |
| Puolijohde{0}}laatuinen kiteinen pii | Ohjattu elektroninen puolijohdemateriaali | Kiteen laatu, lisäaineen pitoisuus, ominaisvastus ja elektroninen{0}puhtaus |
Esimerkiksi teollisuuslaadut, kuten Silicon Metal 553 ja 441, erotetaan tavallisesti metallurgisen kemiallisen koostumuksen, erityisesti Fe-, Al- ja Ca-rajojen, perusteella.
Voit nähdä tämän eron meidän teollisen piilaadun vertailu .
Nämä arvosanat eivät kerro puolijohteiden käyttöön tarvittavaa lisäaineen pitoisuutta tai ominaisvastusta.
Piin toimitustyössämme erottelemme metallurgisen kemiallisen koostumuksen sähköisistä-ominaisuuksista. Jos jatkoprosessisi riippuu johtavuudesta, puhtaudesta, seostusainetasosta tai resistiivisyydestä, nämä parametrit tulee vahvistaa erikseen sen sijaan, että ne päätettäisiin tavallisesta piimetallilaadusta.
Joten onko pii hyvä sähköjohdin?
Puhdas silikoni onei ole hyvä sähköjohdinverrattuna kupari-, alumiini- tai muihin yleisiin metallijohtimiin.
Sen merkitys johtuu eri ominaisuudesta: johtavuutta voidaan tarkoituksella muuttaa ohjaamalla varauksenkantajia.
Sisäinen pii alkaa suhteellisen harvoista matkapuhelinoperaattoreista. N--tyypin doping lisää käytettävissä olevia elektroneja, kun taas P--tyypin doping luo reikiä. Lämpötila, lisäaineen pitoisuus, puhtaus ja kiteen laatu vaikuttavat sitten edelleen lopulliseen johtavuuteen ja resistiivisyyteen.
Tästä syystä kysymys "Johtaako pii sähköä?" on yksinkertainen vastaus, mutta tärkeä pätevyys:
Kyllä, pii johtaa sähköä. Mutta sen määrittelevä sähköinen ominaisuus on säädettävä puolijohteen johtavuus, ei metallin luonnollisesti korkea johtavuus.
Silicon Conductivity FAQ
K: Onko 100 % puhdasta piitä johtavaa?
V: Kyllä. Puhdas kiteinen pii voi johtaa sähköä, mutta sen johtavuus on suhteellisen alhainen huoneenlämpötilassa, koska sisäinen pii sisältää vähän liikkuvia varauksenkantajia. Se on edelleen puolijohde kuin tyypillinen metallijohdin.
K: Johtaako pii sähköä kiinteänä?
V: Kyllä. Kiinteä kiteinen pii johtaa sähköä, mutta sen johtavuus riippuu voimakkaasti lämpötilasta, puhtaudesta, seostusainepitoisuudesta ja kiteen kunnosta. Puhdas sisäinen pii johtaa paljon vähemmän tehokkaasti kuin tavalliset metallijohtimet.
K: Onko silikoni hyvä eriste?
V: Piitä ei yleensä luokitella tyypilliseksi sähköeristeeksi. Se on puolijohde. Puhtaalla piillä voi joissain olosuhteissa olla alhainen johtavuus, mutta sen johtavuus voi muuttua merkittävästi seostuksen ja lämpötilan vaikutuksesta.
K: Mikä on piin sähkönjohtavuus yksiköissä S/m?
V: Piillä ei ole yhtä sähkönjohtavuusarvoa, joka olisi mielekästä ilman testiolosuhteita. Johtavuus riippuu voimakkaasti lämpötilasta, puhtaudesta, lisäainepitoisuudesta ja kiteen laadusta, joten S/m-arvo tulee aina ilmoittaa materiaalin kunnon yhteydessä.
Tarvitsetko sähkösovelluksen piimäärittelyn vahvistamista?
Lähetä meille vaadittu puhtaus, ominaisvastus tai loppuprosessi. Voimme ensin erottaa, liittyykö vaatimus standardiin teollisuuspiiin, korkeamman-puhtauden piimateriaaliin vai tiukemmin valvottuun spesifikaatioon.
Keskustele silikonivaatimuksista
