Silikon gofretlar yuqori darajada toza kremniyning bitta kristalidan tayyorlanadi, odatda ifloslantiruvchi moddalarning har bir milliardiga bir qismdan kam. Czochralski jarayoni bu tozalikning katta kristallarini hosil qilishning eng keng tarqalgan usuli bo'lib, u odatda eritma deb nomlanuvchi eritilgan kremniydan urug'lik kristalini tortib olishni o'z ichiga oladi. Keyin urug 'kristalli silindrsimon ingotga aylanadi, bu esa bula deb ataladi.
Bor va fosfor kabi elementlar gofretning elektr xususiyatlarini nazorat qilish uchun, odatda uni n tipidagi yoki p tipidagi yarimo'tkazgichga aylantirish uchun aniq miqdorda qo'shilishi mumkin. Keyin gofret arra deb ham ataladigan simli arra bilan ingichka bo'laklarga bo'linadi. Kesilgan gofretlar turli darajada sayqallanishi mumkin.
Silikon gofret nima uchun ishlatiladi?
Silikon gofret - bu elektronika sanoatida keng qo'llaniladigan kristalli kremniyning ingichka bo'lagi. Silikon bu maqsadda ishlatiladi, chunki u yarim o'tkazgichdir, ya'ni u kuchli o'tkazgich ham, elektr tokining kuchli izolyatori ham emas. Uning tabiiy ko'pligi va boshqa xususiyatlari odatda kremniyni gofret tayyorlash uchun germaniy kabi boshqa yarim o'tkazgichlardan afzal qiladi.
Silikon gofretlarning eng keng tarqalgan o'lchamlari ularning qo'llanilishiga bog'liq. IClarda ishlatiladigan gofretlar yumaloq bo'lib, diametri odatda 100 dan 300 millimetrgacha (mm). Qalinligi odatda diametri bilan ortadi va odatda 525 dan 775 mikron (mkm) oralig'ida bo'ladi. Quyosh xujayralaridagi gofretlar odatda kvadrat shaklida bo'lib, tomonlari 100 dan 200 mm gacha. Ularning qalinligi 200 dan 300 mkm gacha, garchi bu yaqin kelajakda 160 mkm gacha standartlashtirilishi kutilmoqda.
Integratsiyalashgan sxemalar
Mikrochip yoki shunchaki chip sifatida ham tanilgan IC yarim o'tkazgich materialining substratiga o'rnatilgan elektron sxemalar to'plamidir. Monokristalli kremniy hozirda IC uchun eng keng tarqalgan substratdir, garchi galyum arsenid simsiz aloqa qurilmalari kabi ba'zi ilovalarda qo'llaniladi. Kremniy-germaniy qotishmalaridan tayyorlangan gofretlar, odatda, kremniy-germaniyning yuqori tezligi yuqori narxga ega bo'lgan ilovalarda keng qo'llaniladi.
Hozirgi vaqtda IClar ko'pgina elektron qurilmalarda qo'llaniladi, ular alohida elektron komponentlarni deyarli almashtirdilar. Ular kattaligi bo'yicha alohida komponentlarga qaraganda kichikroq, tezroq va ishlab chiqarish arzonroq. Elektron sanoatda ICning tez o'zlashtirilishi, shuningdek, ommaviy ishlab chiqarishga osonlikcha yordam beradigan IClarning modulli dizayni bilan bog'liq.
Ushbu qatlamlar oddiy fotosuratlarga o'xshash tarzda ishlab chiqilgan, bundan tashqari ultrabinafsha nurlar ko'rinadigan yorug'likdan ko'ra ishlatiladi, chunki ko'rinadigan yorug'likning to'lqin uzunliklari kerakli aniqlik bilan xususiyatlarni yaratish uchun juda katta. Zamonaviy IClarning xususiyatlari shunchalik kichikki, texnologik muhandislar ularni tuzatish uchun elektron mikroskoplardan foydalanishlari kerak.
IC ishlab chiqarish
Avtomatlashtirilgan sinov uskunasi (ATE) har bir gofretni IC ni yaratish uchun ishlatishdan oldin sinovdan o'tkazadi, bu jarayon odatda gofretni tekshirish yoki gofret sinovi deb nomlanadi. Keyin gofret qoliplar deb nomlanuvchi to'rtburchaklar bo'laklarga bo'linadi va keyin odatda oltin yoki alyuminiydan yasalgan elektr o'tkazuvchan simlar orqali elektron paketga ulanadi. Ushbu simlar odatda termosonik bog'lanish deb ataladigan jarayonda ultratovush yordamida matritsaning chetida joylashgan prokladkalarga bog'langan.
Olingan qurilmalar yakuniy sinov bosqichlaridan o'tadi, ular odatda ATE va sanoat kompyuter tomografiyasi (KT) skanerlash uskunasidan foydalanadilar. Sinovning nisbiy narxi qurilmaning rentabelligi, o'lchami va narxiga qarab katta farq qiladi. Misol uchun, sinov arzon qurilmalarni ishlab chiqarishning umumiy xarajatlarining 25% dan ortig'ini tashkil qilishi mumkin, ammo unumdorligi past bo'lgan katta, qimmat qurilmalar uchun bu deyarli ahamiyatsiz bo'lishi mumkin.
Texnikalar
ICni ishlab chiqarish juda ko'p maxsus texnikadan foydalanadigan yuqori avtomatlashtirilgan jarayondir. Bu imkoniyatlar 2016 yil holatiga ko'ra 8 milliard dollardan oshishi mumkin bo'lgan ishlab chiqarish ob'ektini qurishning yuqori xarajatini keltirib chiqaradi. Kattaroq avtomatlashtirishga bo'lgan ehtiyoj tufayli bu xarajat inflyatsiyadan ancha tezroq oshishi kutilmoqda.
Kichikroq tranzistorlar tendentsiyasi yaqin kelajakda ham davom etadi, 2016-yilda 14 nm eng zamonaviy hisoblanadi. Intel, Samsung, Global Foundries va TSMC kabi IC ishlab chiqaruvchilar 2017 yil oxirigacha 10 nm tranzistorlarga o'tishni boshlashlari kutilmoqda. .
Katta gofretlar miqyosda tejamkorlikni ta'minlaydi, bu esa IClarning umumiy narxini pasaytiradi. Savdoda mavjud bo'lgan eng katta gofretlar diametri 300 mm, keyingi maksimal o'lcham esa 450 mm bo'lishi kutilmoqda. Biroq, bunday o'lchamdagi gofretlarni tayyorlash uchun hali ham jiddiy texnik qiyinchiliklar mavjud.
IClarni ishlab chiqarishda qo'llaniladigan qo'shimcha usullar orasida Intel 2011 yildan beri 22 nm kengligida ishlab chiqarilgan uch eshikli tranzistorlarni o'z ichiga oladi. IBM to'g'ridan-to'g'ri izolyatorda (SSDOI) silikon-germaniy qatlamini olib tashlaydigan suzilgan kremniy deb nomlanuvchi jarayondan foydalanadi. gofret.
Mis, birinchi navbatda, katta elektr o'tkazuvchanligi tufayli, IClarda alyuminiy o'zaro bog'liqliklarini almashtiradi. Past-K dielektrik izolyatorlari va izolyatorlardagi kremniy (SOI) ham IClar uchun ilg'or ishlab chiqarish texnikasi hisoblanadi.
Yarimo'tkazgichlar haqida boshqa manbalar
Gofretning asosiy shartlari va ta'riflari
Si gofretlarini eksadan tashqarida kesish
Silikonda kislorodli yog'ingarchilik
Silikon bilan ilovalar bilan bog'liq shisha xususiyatlari
Si gofretlari uchun SEMI spetsifikatsiyalari bo'yicha qo'llanma
Kremniyni nam-kimyoviy qirqish va tozalash
Quyosh xujayralari
Quyosh xujayrasi yorug'lik energiyasini elektr energiyasiga aylantirish uchun fotovoltaik effektdan foydalanadi, bu odatda elektronlarni yuqori energiya holatiga qo'zg'atish uchun ba'zi materiallar tomonidan yorug'likning yutilishini o'z ichiga oladi. Bu fotoelektrik hujayraning bir turi bo'lib, yorug'lik ta'sirida elektr xususiyatlarini o'zgartiradigan qurilma. Quyosh xujayralari har qanday manbadan yorug'likdan foydalanishi mumkin, garchi "quyosh" atamasi ular quyosh nuriga muhtojligini bildirsa ham.
Energiya manbai sifatida elektr energiyasini ishlab chiqarish quyosh batareyalari uchun eng mashhur dasturlardan biridir. Ushbu turdagi quyosh batareyalari batareyani zaryad qilish uchun yorug'lik manbasidan foydalanadi, bu elektr moslamasini quvvatlantirish uchun ishlatilishi mumkin.
Quyosh xujayralari ko'pincha quvvat olish uchun mo'ljallangan qurilmaga birlashtiriladi. Misol uchun, uy-ro'zg'or buyumlari do'konlarida keng tarqalgan quyosh energiyasi bilan ishlaydigan chiroqlar kun davomida batareyani zaryad qilish uchun quyosh batareyalaridan foydalanadi. Kechasi batareya harakatni aniqlaganda chiroqni yoqadigan harakat sensori bilan quvvatlanadi.
Quyosh xujayralari birinchi, ikkinchi va uchinchi avlod turlariga bo'linishi mumkin. Birinchi avlod hujayralari kristalli kremniydan, shu jumladan monokristalli kremniy va polisilikondan iborat. Hozirda ular quyosh batareyasining eng keng tarqalgan turi hisoblanadi. Ikkinchi avlod xujayralari amorf kremniydan tashkil topgan yupqa plyonkadan foydalanadi va odatda tijorat elektr stantsiyalarida qo'llaniladi. Uchinchi avlod quyosh xujayralari turli xil rivojlanayotgan texnologiyalar bilan ishlab chiqilgan nozik plyonkadan foydalanadi va hozirda cheklangan tijorat dasturlariga ega.
Quyosh batareyasini ishlab chiqarish
Birinchi avlod quyosh xujayrasining katta qismi kristalli kremniydan iborat, ammo uning strukturaviy sifati va tozaligi IClarda qo'llaniladiganidan ancha past. Monokristalli kremniy yorug'likni polisilikonga qaraganda samaraliroq elektrga aylantiradi, ammo monokristalli kremniy ham qimmatroq.
Gofretlar alohida katakchalar hosil qilish uchun kvadratlarga kesiladi va ularning burchaklari sakkizburchaklar hosil qilish uchun kesiladi. Ushbu shakl quyosh panellariga olmosga o'xshash o'ziga xos ko'rinish beradi. Quyosh panelini tashkil etuvchi hujayralar konversiya samaradorligini oshirish uchun bir xil tekislik bo'ylab yo'naltirilgan bo'lishi kerak. Panellar, odatda, gofretlarni himoya qilish uchun quyoshga qaragan tomondan shisha varag'i bilan qoplangan.
Quyosh batareyalari maxsus talablarga qarab ketma-ket yoki parallel ulanishi mumkin. Hujayralarni ketma-ket ulash ularning kuchlanishini oshiradi, parallel ravishda ulash esa oqimni oshiradi. Parallel satrlarning asosiy kamchiligi shundaki, soya effektlari soyali satrlarning yopilishiga olib kelishi mumkin, bu esa yoritilgan satrlarning soyali satrlarga teskari yo'nalishni qo'llashiga olib kelishi mumkin. Bu ta'sir kuchning sezilarli darajada yo'qolishiga va hatto hujayralarga zarar etkazishiga olib kelishi mumkin.
Ushbu muammoning eng maqbul echimi modullarni shakllantirish uchun hujayralar qatorlarini ketma-ket ulash va satrlarning quvvat talablarini bir-biridan mustaqil ravishda boshqarish uchun maksimal quvvat nuqtasi izdoshlaridan (MPPT) foydalanishdir. Shu bilan birga, modullar kerakli yuklanish oqimi va eng yuqori kuchlanishli massiv hosil qilish uchun o'zaro bog'lanishi mumkin. Soya ta'siridan kelib chiqadigan muammolarni hal qilishning yana bir yechimi - quvvat yo'qotilishini kamaytirish uchun shunt diodlardan foydalanish.
Hajmi kattalashishi
Yarimo'tkazgich sanoatida kattaroq boules tendentsiyasi quyosh xujayralari hajmining oshishiga olib keldi. 1980-yillarda ishlab chiqilgan quyosh panellari diametri 50 dan 100 mm gacha bo'lgan hujayralardan yasalgan. 1990 va 2000-yillarda ishlab chiqarilgan panellarda odatda 125 mm diametrli gofretlardan foydalanilgan va 2008 yildan beri ishlab chiqarilgan panellarda 156 mm hujayralar mavjud.
Silikon gofretlardan foydalanish
Silikon plastinalar ko'pincha integral mikrosxemalar (IC) uchun substrat sifatida ishlatiladi, garchi ular fotovoltaik yoki quyosh batareyalarining asosiy komponenti bo'lsa ham. Ushbu gofretlarni ishlab chiqarishning asosiy jarayoni ikkala dastur uchun ham bir xil, ammo sifat talablari IClarda ishlatiladigan gofretlar uchun ancha yuqori. Ushbu gofretlar, shuningdek, quyosh xujayralari uchun kerak bo'lmagan ion implantatsiyasi, etching va fotolitografik naqsh kabi qo'shimcha bosqichlardan o'tadi.
