کاربرد سیلیسم در صنعت متالورژی

سیلیکون با خلوص کمتر در متالورژی به عنوان یک عامل کاهنده و به عنوان یک عنصر آلیاژی در فولاد، آلومینیوم، برنج و برنز استفاده می شود. مهم ترین ترکیبات سیلیکون دی اکسید (سیلیس) و انواع سیلیکات ها هستند.

از سیلیس به صورت شن و ماسه برای ساخت بتن و آجر و همچنین مواد نسوز برای کاربردهای با درجه حرارت بالا استفاده می شود. به عنوان کوارتز معدنی، این ترکیب ممکن است با گرم شدن نرم شود و به شکل ظروف شیشه ای درآید.

سیلیس (دی اکسید سیلیسیم) به عنوان ساینده، در تولید شیشه و سایر اجسام سرامیکی و به عنوان جاذب مفید است. سیلیکات ها که بیشتر آنها در آب محلول نیستند، در ساخت شیشه و همچنین در ساخت مینا، ظروف سفالی، چینی و سایر مواد سرامیکی استفاده می شوند.سیلیکات های سدیم، معروف به شیشه آب یا سیلیکات سودا، در صابون ها، در تصفیه چوب برای جلوگیری از پوسیدگی، به عنوان سیمان و در رنگرزی استفاده می شود.

هر دو سیلیکات که به طور طبیعی وجود دارند و به طور مصنوعی تولید می شوند، در مصالح ساختمانی، جاذب ها و مبدل های یونی مهم هستند. سیلیکون ها اکسیدهای ارگانوسیلیکون مصنوعی هستند که از عناصر سیلیکون، اکسیژن، کربن و هیدروژن تشکیل شده اند.این ترکیبات حاوی سیلیکون به عنوان روان کننده، مایعات هیدرولیکی، ترکیبات ضد آب، لاک الکل و لعاب استفاده می شوند، زیرا به عنوان یک کلاس، از نظر شیمیایی بی اثر هستند و در دمای بالا پایدار هستند.

ساختار اتمی سیلیکون آن را به یک نیمه هادی بسیار مهم تبدیل کرده است، به طوریکه بر اساس گزارش بخش علمی britannica این ماده به عنوان مهم ترین نیمه هادی در بخش الکترونیک و فناوری شناخته شده است.

افزودن عنصری مانند بور، اتمی از آن می تواند جایگزین اتم سیلیسیم در ساختار بلوری کند اما یک الکترون با ظرفیت کمتر (بور یک اتم گیرنده است) نسبت به سیلیکون فراهم می کند، و به اتم های سیلیسیم اجازه می دهد الکترون های خود را از دست بدهند. حفره های مثبتی که با تغییر الکترون ایجاد می شود، نیمه هادی خارجی را از نوعی که به آن مثبت گفته می شود، می دهد.

افزودن عنصری مانند آرسنیک، اتمی از آن می تواند جایگزین اتم سیلیسیم در کریستال شود اما یک الکترون ظرفیت اضافی را فراهم می کند (آرسنیک یک اتم اهدا کننده است)، الکترون خود را در شبکه آزاد می کند و این الکترون ها به نیمه هادی از نوع منفی (n) اجازه فعالیت می دهند.

سیلیکون بسیار خالص، و دوپینگ (تزریق شده) با عناصری مانند بور، فسفر و آرسنیک، معمولاً به عنوان ویفر سیلیکون شناخته می شود و ماده اصلی مورد استفاده در تراشه های رایانه ای، مدارهای مجتمع، ترانزیستورها، دیودهای سیلیکون، نمایشگرهای کریستال مایع و سایر دستگاه های الکترونیکی و سوئیچینگ می باشد.

اگر ویفرهای p-سیلیکون و n-سیلیکون به هم متصل شوند، به روشی به نام اتصال p - n، و در معرض نور خورشید قرار گیرند، انرژی جذب شده باعث می شود که الکترون ها از طریق محل اتصال حرکت کرده و به جریان الکتریکی در یک مدار خارجی متصل شوند. ویفر چنین سلول های خورشیدی، منبع انرژی دستگاه های فضایی است و در آرایه های انرژی خورشیدی به عنوان منبع انرژی تجدید پذیر یافت می شوند.