Che cos'è il silicio metallico-ad elevata purezza?
Il silicio metallico di elevata-purezza viene prodotto mediante riduzione carbotermica del quarzo in forni elettrici ad arco sommerso, seguita da raffinazione. A seconda dell'uso previsto, viene ulteriormente purificato mediante processi chimici trasformandosi in polisilicio o materiale a zone-raffinate. La distinzione tra silicio di grado metallurgico-, che in genere è puro al 98-99%, e gradi di purezza più elevata è importante perché ciascuna applicazione ha una tolleranza diversa per le impurità. L'elevata purezza garantisce una bassa resistenza elettrica e riduce al minimo le impurità che potrebbero interferire con il flusso di elettroni o degradare le proprietà del materiale.
Industria dei semiconduttori: substrati per circuiti integrati
Nell'industria dei semiconduttori, il silicio ad elevata{0}}purezza viene convertito in wafer monocristallini che fungono da substrati su cui vengono fabbricati transistor, diodi e altri componenti elettronici. Le prestazioni, la resa e l'affidabilità dei chip dipendono dalla perfezione cristallografica e dalla purezza chimica del wafer. Per raggiungere la qualità richiesta viene utilizzata una purificazione in più-fasi, incluso il processo Siemens per il polisilicio e la crescita dei cristalli Czochralski. Nei moderni microprocessori, miliardi di transistor sono costruiti su wafer di silicio realizzati con silicio metallico di elevata purezza.
Energia solare: celle monocristalline e policristalline
Il silicio ad elevata-purezza è il materiale di base dominante per le celle fotovoltaiche. Nelle celle solari, i fotoni della luce solare eccitano gli elettroni nel silicio e creano una corrente elettrica; il silicio ad alta-purezza riduce la ricombinazione di elettroni e lacune, migliorando l'efficienza di conversione. Le celle in silicio monocristallino vengono coltivate come cristalli singoli per la massima efficienza, mentre le celle in silicio policristallino vengono colate in blocchi per un costo inferiore. Entrambi i percorsi partono dal silicio di elevata-purezza, che ha reso il silicio il materiale fotovoltaico più utilizzato negli impianti di energia solare e nei sistemi su tetto.
Optoelettronica: LED, diodi laser e fotonica del silicio
Nell'optoelettronica, il silicio metallico ad alta-purezza supporta diverse famiglie di dispositivi. Sebbene non sia il principale materiale che emette luce-nei LED, il silicio può essere utilizzato come substrato o negli imballaggi e nei componenti di dissipazione del calore-; la sua elevata conduttività termica aiuta a rimuovere il calore e migliora la durata e le prestazioni dei LED. Nei diodi laser, la fotonica basata sul silicio- è un campo emergente in cui il silicio integra componenti ottici ed elettronici su un singolo chip, fornendo una piattaforma stabile per i dispositivi utilizzati nei sistemi di comunicazione ottica, scanner di codici a barre e apparecchiature mediche.
Industria chimica: siliconi e leghe a base di silicio-
Il silicio metallico di elevata-purezza è una materia prima fondamentale per la produzione di siliconi, una famiglia di polimeri sintetici utilizzati nei settori automobilistico, edile e dei beni di consumo. La reazione del silicio con composti organici produce polimeri siliconici con elevata resistenza al calore, idrorepellenza e flessibilità, mentre il silicio di elevata-purezza garantisce la qualità e la consistenza dei prodotti finali. Il silicio viene utilizzato anche nelle leghe a base di silicio-ad alte prestazioni-; ad esempio, le leghe di silicio-alluminio a bassa densità, elevata resistenza e buona stabilità termica vengono utilizzate in componenti aerospaziali come parti di motori ed elementi strutturali.
Domande frequenti
Qual è la differenza tra silicio metallico e polisilicio?
Il silicio metallico è il silicio metallurgico raffinato dal quarzo, mentre il polisilicio è una forma di purezza superiore-prodotta mediante percorsi di purificazione chimica come il processo Siemens, utilizzato per semiconduttori e celle solari.
Quale purezza è necessaria per le applicazioni dei semiconduttori?
Il silicio per semiconduttori-deve essere estremamente puro, in genere con livelli di impurità nell'ordine delle parti-per-miliardi, perché anche le tracce di contaminanti degradano le prestazioni del dispositivo.
Perché viene utilizzato il silicio nelle celle solari?
Il silicio converte in modo efficiente la luce solare in elettricità e il silicio ad alta-purezza riduce la ricombinazione-delle lacune elettroniche, migliorando l'efficienza di conversione. È abbondante, ben conosciuto ed è il materiale fotovoltaico più utilizzato.
Di cosa sono fatti i siliconi?
I siliconi sono polimeri sintetici prodotti facendo reagire il silicio con composti organici. Il silicio ad alta-purezza è una materia prima fondamentale che garantisce la qualità e l'uniformità del prodotto.
Nei LED viene utilizzato-silicio ad elevata purezza?
Il silicio non è il principale materiale che emette luce-nei LED, ma viene utilizzato come substrato e negli imballaggi e nei componenti di dissipazione del calore-a causa della sua elevata conduttività termica.
Qual è l'applicazione principale del silicio di grado metallurgico-?
Il silicio di grado metallurgico- viene utilizzato principalmente nelle leghe di alluminio, nei siliconi e in altri prodotti chimici, mentre gradi di purezza-più elevati sono richiesti per i semiconduttori e le celle solari.