ابحث حول أحد العناصر التي تدخل في صناعة الإلكترونيات

ابحث عن عنصر لدخول صناعة الإلكترونيات. إذا طُلب منك البحث عن عنصر لدخول صناعة الإلكترونيات، عليك اختيار العنصر الأكثر أهمية والأكثر شيوعاً ومناقشة جميع مميزاته وكيفية استخدامه بشكل صحيح. يمكننا أن نوفر لك الوقت والجهد. أعط مثالا نموذجيا لأحد الحلول الخاصة بك.

ابحث عن العنصر الذي يدخل في صناعة الإلكترونيات

تحتاج صناعة الإلكترونيات إلى مكونات شبه موصلة ذات مقاومة متوسطة بين المواد الموصلة والمواد العازلة، لأنها تحتاج إلى ترانزستور يمكن تشغيله وإيقافه حسب الرغبة.

ووجدنا أن المواد الموصلة تتمتع بمقاومة منخفضة، مما يسمح بتدفق الكهرباء بسهولة، بينما تتمتع المواد العازلة بمقاومة عالية، مما يعيق أو يبطئ التدفق الطبيعي للإلكترونات.

أما بالنسبة لمكونات السيليكون فهو مادة شبه موصلة تقع مقاومتها بين المواد الموصلة والمواد العازلة، لذلك تم اختياره كأهم وأفضل مكون في الإلكترونيات على الرغم من وجود مواد أخرى شبه موصلة. تصنيع.

بالإضافة إلى ذلك، فهو أحد العناصر الأكثر وفرة في جميع مناطق سطح الأرض، مما يسمح للمصنعين بتجنب استيراده من مناجم خاصة في أفريقيا أو الحصول عليه من مواد أخرى من خلال عمليات معالجة باهظة الثمن وملوثة.

علاوة على ذلك، فإن أحد الأسباب الرئيسية لاختيار السيليكون باعتباره العنصر الأكثر أهمية في صناعة الإلكترونيات هو سهولة التعامل معه، كما يمكن تحويله بكفاءة وموثوقية إلى بلورات متناظرة تمامًا طالما أن البلورات تحتوي على ماس. العلاقة بالكربون.

خصائص عنصر السيليكون

اسمها مشتق من الكلمة اللاتينية silicis أو silex والتي تعني الحجر الصلب، أو الصوان، ورمزها Si. عند دراسة السيليكون باعتباره أحد أهم العناصر في صناعة الإلكترونيات، لا بد من ذكر خصائصه، بما في ذلك الفيزياء والكيمياء الأخرى، بالتفصيل.

أولاً: الخصائص الفيزيائية

• • وهو شبه موصل، في أنقى صوره.
  • وعدده الذري هو 14
  • وزنه الذري 086
  • نقطة غليانها هي 3265 درجة مئوية (5909 درجة فهرنهايت).
  • نقطة انصهارها هي 1410 درجة مئوية (2570 درجة فهرنهايت).
  • حالة الأكسدة هي -4، (+2)، +4
  • كثافته 33 جرام/سم3.
  • ويمكن أن توجد في أكثر من شكل، مثل البلورات التي تشبه الإبرة، أو على شكل صفائح سوداء أو رمادية أو لامعة أو مسطحة.

ثانياً : الخواص الكيميائية

• • وهو مشابه للمعادن في سلوكه الكيميائي.
  • يتفاعل بقوة أكبر في درجات الحرارة المرتفعة.
  • لديها بريق معدني وهشاشة عالية.
  • وهو غير نشط نسبيًا عند تخزينه في درجة حرارة الغرفة.
  • يشارك في تكوين السبائك في الحالة المنصهرة.
  • يمكن أن تتحد مع الفوسفور والنيتروجين والأكسجين.

استخدامات عنصر السيليكون

يعتبر السيليكون أهم عنصر يدخل في صناعة الإلكترونيات، ولكن له أيضًا العديد من الاستخدامات الأخرى، بعضها يتحقق من خلال المواد التي يصنع منها.

• • يتم تصنيع الطوب السيراميكي والعادي والحراري.
  • ويستخدم في صناعة السبائك وأبرزها الألمنيوم والحديد، مما يجعله حافزا رئيسيا لتوسيع نطاق صناعة الصلب.
  • ويشمل تصنيع الترانزستورات والالكترونيات الدقيقة وأجهزة الكمبيوتر.
  • يستخدم مطاط السيليكون في أنظمة العزل المائي للأسطح والأنابيب والحمامات.

مركبات السيليكون

وصناعة الإلكترونيات ليست المصدر المهم الوحيد للسيليكون، لكن مركباته لها استخدامات عديدة.

1- مركبات الهاليد

ويتكون معظمها من الكربيدات، عندما تتفاعل رباعيات هاليدات السيليكون مع الهالوجينات المستقرة، على عكس رباعيات هاليدات الكربون، التي تذوب وتتحلل بسرعة في الماء.

2- كربيد السيليكون

ويتكون من تفاعل السيليكون مع الكربون، ويعتبر من أكثر المركبات شيوعاً لأنه يستخدم على نطاق واسع، خاصة في صناعة مساحيق التلميع أو في طحن المواد الأخرى بسبب خواصه الحرارية.

3- أحماض السيليكات

ويتواجد هذا النوع من المركبات بشكل طبيعي في الحفريات والرواسب الجيولوجية، ويعتقد أنه مادة طبيعية موجودة في بعض الدروع الطحالب، ويمكن العثور عليها في شكل اصطناعي يعرف باسم “زجاج السيليكات”.

4- مركبات السيلان

مركب غير عضوي، يوجد على شكل غاز عديم اللون، يشتعل بسهولة عند تعرضه للهواء، وهو غير مستقر في درجة حرارة الغرفة.

5- مركبات السيليكا

توجد السيليكا، وهي اختصار لثاني أكسيد السيليكون، بشكل أساسي في الجرانيت والحجر الرملي وتستخدم في الزجاج ومرشحات المياه والمواد الكاشطة. ويمكن أيضا أن تستخدم كمضافات غذائية.

سبائك السيليكون

يوجد السيليكون أيضًا في جميع أنحاء العالم في العديد من أنواع السبائك التي يتم تشكيلها من خلال دمج عنصرين أو أكثر في محاليل معدنية قوية، أبرزها سبائك النحاس والألومنيوم، والتي لها نطاق واسع من التطبيقات.

لتسهيل معالجة السبيكة، يجب إضافة عناصر تجعلها أكثر قابلية للتدفق، وتزيد من مقاومة الحرارة وتقلل من الهشاشة.

يعتمد ذلك على طريقة التصنيع المستخدمة، لكن بشكل عام يعد السيليكون أحد أفضل العناصر لصنع سبائك النحاس والألومنيوم لعدد من الأسباب.

• • السيليكون غير سام ويسهل العثور عليه بكميات كبيرة.
  • تعزيز السبائك بشكل كبير.
  • ويسمح العمل باستخلاص الأكسجين من النحاس، وهي العملية اللازمة لصنع السبائك المعدنية، بشرط ألا يؤثر ذلك على هشاشته أو قوة شده.
  • زيادة مقاومة التآكل للنحاس.
  • إذا تمت إضافة السيليكون إلى الألومنيوم، تصبح السبيكة المعدنية أكثر مرونة دون التأثير سلبًا على المعدن أو تشققه عند درجات حرارة عالية.
  • كما أنه يحسن الحالة الهيكلية للألمنيوم، مما يقلل من احتمالية الانكماش في تطبيقات الصب، وهي خاصية أساسية عند تصنيع المسبوكات الرقيقة المعقدة.

صناعة شرائح السيليكون

ويلعب السيليكون دورًا مهمًا جدًا في تقليل تكاليف الإنتاج لأنه يستخدم لتكوين بلورات ضخمة تقترب جدًا من الكمال، وهي إحدى المهارات المطلوبة لصنع شرائح الكمبيوتر الحديثة، حيث يتم بعد ذلك قطع هذه البلورات ونحتها. وتشكلت بطرق مختلفة.

ثم يتم تقطيعها إلى مكعبات في قوالب منفصلة حتى يتم تحميلها في المعالجات التجارية. من الشائع اليوم تصنيع بلورات السيليكون التي تسمى السبائك في أسطوانات قطرها 300 ملم.

العناصر الكيميائية في صناعة الإلكترونيات

قد تكون العناصر الكيميائية أحد العناصر التي تدخل في صناعة الإلكترونيات، حيث يوجد حوالي 17 عنصرًا نادرًا على الأرض، يستخدم كل منها بشكل أساسي في صناعة الإلكترونيات.

1- عنصر التنتالوم

ويصنف كمعدن انتقالي نادر بالرمز Ta وعدد ذري ​​73. ويتميز بالصلابة العالية واللون الأزرق الرمادي. ويتم إنتاجه في منطقة جبل أبو دباب بالبحر الأحمر في جمهورية مصر. وهو العنصر الأكثر استخدامًا في صناعة الإلكترونيات، لأنه يستخدم في صناعة العديد من المواد.

• • آلات تشغيل المعادن .
  • معدات العمليات الكيميائية.
  • المراوح النفاثة.
  • الصناعات الدقيقة للطائرات.
  • أجزاء من الصواريخ.
  • المفاعلات النووية.
  • المعدات الجراحية.

يتميز التنتالوم بقدرته على تكوين روابط مباشرة مع الأنسجة الصلبة بشكل فعال، مما يجعله أحد المواد المستخدمة في صناعة الأجهزة القابلة للزرع في الجسم، ويستخدم أكسيده في صناعة زجاج عالي التوصيل للحرارة، وغالباً ما يستخدم في الكاميرا العدسات.

2- عنصر النيوديميوم

وهو عنصر اللانثانيد، أحد العناصر المعدنية النادرة التي اكتشفها الكيميائي النمساوي كارل أول فون عام 1885. له الرمز Nd وعدده الذري 60. لونه أبيض فضي، لكنه يفقد بريقه بسهولة عند تعرضه للهواء.

وعلى الرغم من تصنيفه كعنصر نادر، إلا أن استخداماته شائعة جدًا لأنه منتشر على نطاق واسع على سطح الأرض، إلا أن معظم الكميات العالمية يتم استخراجه من الصين.

أحد أهم استخدامات النيوديميوم هو استخدامه في صناعة مغناطيسات عالية القوة، والتي تستخدم عادة في صناعة مواد معينة.

• • محرك بتيار مستمر عالي الأداء.
  • مكبرات الصوت المهنية.
  • الميكروفونات الإلكترونية.
  • الأقراص الصلبة في أجهزة الكمبيوتر.
  • تُستخدم مغناطيسات النيوديميوم الكبيرة لإنشاء محركات كهربائية ذات نسبة طاقة إلى وزن عالية، وهو ما يستخدم في السيارات الهجينة.

اعلم أنه عنصر مشحون بالكامل ويتفاعل ببطء مع الماء البارد، على عكس الماء الساخن، ونتيجة هذا التفاعل هي هيدروكسيد النيوديميوم.

3- عنصر الإنديوم

ومنذ اكتشافه على يد فرديناند رايش وهيرونيموس تيودور ريشر في ألمانيا عام 1863م، تم إدراجه ضمن قائمة العناصر المعدنية النادرة المستخدمة في صناعة الإلكترونيات حيث يبلغ عدده الذري 49.

حصل الإنديوم على اسمه من كلمة إنديكوم، التي تشير إلى النيلي، وهو اللون الذي يظهر فيه العنصر على مقياس الطيف. وهو مرن للغاية ومستقر في كل من الهواء والماء، ولكنه قابل للذوبان في الأحماض.

يتم استخدامه بشكل شائع في صناعة أشباه الموصلات ومعدات طب الأسنان، ولكن عندما يتم العثور عليه في خام الزنك، فإنه يستخدم أيضًا في طلاء الموصلات عالية السرعة. ويمكن استخدامه أيضًا في صناعة السبائك التي تساعد على خفض درجة انصهار أنواع معينة من المعادن الأخرى.

4- عنصر الهافنيوم

وهو من أشهر العناصر في صناعة الإلكترونيات وأهم المعادن الانتقالية. وتشبه خواصه الكيميائية الزركونيوم، حتى أنه يوجد في العديد من معادن الزركونيوم بالرمز Hf وعدده الذري 72. ويتميز بلون رمادي فضي لامع.

وهو العنصر المستقر قبل الأخير الذي تم اكتشافه بعد الرينيوم، ومن الجدير بالذكر أن اسمه مشتق من اسم “هافنيا” وهو الاسم اللاتيني للعاصمة الدنماركية “كوبنهاجن/كوبنهاجن” حيث تم العثور عليه من قبل.

يتم استخدامه في صناعة أشباه الموصلات ويعتبر أكسيده مادة عازلة عالية الكفاءة لأنه يقلل من مقدار فقدان التيار بشكل أكثر فعالية من مواد الترانزستور.

هناك العديد من الخصائص التي يجب أن يتمتع بها العنصر ليكون مثاليًا لصنع الأجهزة الإلكترونية، ولا شك أن العديد من العناصر تعتبر مثالية بدرجات متفاوتة.