วิธีการผลิตและการประยุกต์โลหะซิลิคอน

1.วิธีการผลิตโลหะซิลิคอน

การเตรียมโลหะซิลิคอนโดยวิธีคาร์บอเทอร์มอล

วิธีคาร์บอเทอร์มอลเป็นวิธีการที่ใช้กันมากที่สุดในการเตรียมโลหะซิลิกอน หลักการสำคัญคือการทำปฏิกิริยาซิลิกาและผงคาร์บอนที่อุณหภูมิสูงเพื่อสร้างซิลิคอนโลหะและคาร์บอนไดออกไซด์จำนวนหนึ่ง ขั้นตอนหลักในการเตรียมโลหะซิลิคอนโดยวิธีคาร์บอเทอร์มอลมีดังต่อไปนี้

(1) ซิลิกาและโค้กผสมกันเป็นส่วนผสมกราไฟท์ซิลิคอน

(2) ใส่ส่วนผสมลงในเตาไฟฟ้าอุณหภูมิสูงและให้ความร้อนสูงกว่า 1,500°C เพื่อทำปฏิกิริยาให้เกิดโลหะซิลิคอนและคาร์บอนไดออกไซด์จำนวนหนึ่ง

การเตรียมโลหะซิลิคอนโดยวิธีซิลิกอนเทอร์มอล

ซิลิโคเทอร์มีเป็นวิธีการรีดิวซ์ซิลิคอนและออกไซด์ของโลหะให้เป็นโลหะ หลักการสำคัญคือการทำปฏิกิริยากับซิลิคอนและโลหะออกไซด์ที่อุณหภูมิสูงเพื่อสร้างโลหะซิลิคอนและออกไซด์จำนวนหนึ่ง ขั้นตอนหลักในการเตรียมโลหะซิลิคอนโดยวิธีความร้อนใต้พิภพมีดังต่อไปนี้

(1) ผสมซิลิคอนและออกไซด์ของโลหะเพื่อทำโลหะผสมเฟอร์โรซิลิกอน

(2) ใส่โลหะผสมเฟอร์โรซิลิคอนลงในเตาไฟฟ้าอุณหภูมิสูงและให้ความร้อนสูงกว่า 1,500°C เพื่อทำปฏิกิริยาเพื่อสร้างซิลิคอนโลหะและออกไซด์จำนวนหนึ่ง

การเตรียมโลหะซิลิคอนโดยวิธีสะสมไอ

วิธีการสะสมไอเป็นวิธีการที่ทำปฏิกิริยากับแก๊สที่อุณหภูมิสูงเพื่อสร้างซิลิคอนที่เป็นโลหะ หลักการหลักคือการทำปฏิกิริยาก๊าซโลหะและก๊าซซิลิกอนที่อุณหภูมิสูงเพื่อสร้างซิลิคอนโลหะและก๊าซในปริมาณหนึ่ง ขั้นตอนหลักในการเตรียมโลหะซิลิคอนโดยการสะสมไอมีดังนี้

(1) ผสมก๊าซโลหะและก๊าซซิลิกอนเพื่อสร้างก๊าซปฏิกิริยา

(2) ฉีดก๊าซปฏิกิริยาเข้าไปในเครื่องปฏิกรณ์และให้ความร้อนที่อุณหภูมิสูงเพื่อทำปฏิกิริยาเพื่อสร้างซิลิคอนโลหะและก๊าซจำนวนหนึ่ง

2.การประยุกต์ใช้โลหะซิลิคอน

วัสดุเซมิคอนดักเตอร์

โลหะซิลิกอนเป็นวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่สำคัญจึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านอิเล็กทรอนิกส์ วัสดุเซมิคอนดักเตอร์เป็นพื้นฐานของชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ รวมถึงฉนวน ตัวนำ เซมิคอนดักเตอร์ ซูเปอร์คอนดักเตอร์ ฯลฯ ซึ่งวัสดุเซมิคอนดักเตอร์มักใช้กันมากที่สุด เนื่องจากคุณสมบัติทางกายภาพพิเศษของโลหะซิลิคอน จึงกลายเป็นวัตถุดิบสำคัญสำหรับการผลิตส่วนประกอบเซมิคอนดักเตอร์

ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์โซลิดสเตต

โลหะซิลิคอนยังใช้กันอย่างแพร่หลายในชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์โซลิดสเตต ตัวอย่างเช่น โลหะซิลิคอนสามารถใช้ในการผลิตทรานซิสเตอร์สนามแม่เหล็กโลหะซิลิคอน ไดโอดเปล่งแสงโลหะซิลิคอน ไดโอดโลหะซิลิคอน ฯลฯ

สนามหล่อ

เนื่องจากเป็นวัสดุหล่อในอุดมคติ โลหะซิลิคอนจึงมีการใช้งานที่สำคัญในด้านการหล่อโลหะด้วย อุตสาหกรรมการหล่อเป็นรากฐานของอุตสาหกรรมการผลิตเครื่องจักร โลหะซิลิคอนเป็นวัสดุหล่อสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการหล่อ และปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิต การหล่อโลหะซิลิกอนมีลักษณะเฉพาะที่มีเสถียรภาพสูง มีความแข็งแรงสูง มีความเหนียวสูง มีการนำความร้อนสูง ทนต่อการสึกหรอสูง ฯลฯ และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในรถยนต์ เครื่องจักร รถไฟ และสาขาอื่น ๆ

โลหะวิทยา

โลหะซิลิคอนยังใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านโลหะวิทยา โลหะซิลิคอนเป็นวัตถุดิบที่สำคัญสำหรับการผลิตซิลิคอนเกรดอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในเซลล์แสงอาทิตย์ อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ เซลล์แสงอาทิตย์ และสาขาเทคโนโลยีขั้นสูงอื่นๆ และเป็นวัสดุใหม่เชิงกลยุทธ์ที่สำคัญ นอกจากจะเป็นวัตถุดิบสำหรับการผลิตซิลิคอนเกรดอิเล็กทรอนิกส์แล้ว ซิลิกอนโลหะยังสามารถนำมาใช้ในการผลิตโลหะผสม วัสดุประสานซิลิเกต ฯลฯ

โดยสรุป โลหะซิลิคอนเป็นวัสดุสำคัญซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลาย เกี่ยวข้องกับหลายสาขาเช่นอิเล็กทรอนิกส์ การหล่อ โลหะวิทยา และอื่นๆ ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องและความก้าวหน้าของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี โอกาสการประยุกต์ใช้โลหะซิลิคอนจะกว้างขึ้น