צורן – הבדלי גרסאות
תוכן שנמחק תוכן שנוסף
תיקון טעויות, עריכה, תוספות בנושאי תכונות ושימושים של החומר. הערך חסר עוד מידע רב וחשוב ודורש עריכה ניכרת. |
ייבוא מידע ותמונות מויקיפדיה האנגלית. אולי נכון לערוך חלק מהמידע תחת 'ישומים' |
||
שורה 36:
'''צוֹרָן''' (Silicon, [[לטינית]]: Silicium), הידוע יותר בשמו הלועזי '''סיליקון''', הוא [[יסוד כימי]] ש[[סמל כימי|סמלו הכימי]] Si ו[[מספר אטומי|מספרו האטומי]] 14. על פי מדע ה[[אסטרוביולוגיה]], נוכחות גבוהה של צורן היא אחד המרכיבים הבסיסיים ביותר ל[[מוצא החיים|היווצרות חיים]].
צורן הוא ה[[יסוד]] השמיני הכי נפוץ ביקום (לפי מסה), אולם כמעט ולעולם אינו מופיע בצורתו הכימית הטהורה. הצורן מופיע לרוב צורות שונות של [[צורן דו-חמצני]] (תחמוצת סיליקון) או [[סיליקט]]ים, והוא שכיח מאוד בחול, באבק, ב[[כוכב לכת|כוכבי לכת]] וב[[כוכב לכת מינורי|פלנטואידים]]. למעלה מ-90% מ[[קרום כדור הארץ]] מורכב ממינרלי סיליקט, מה שהופך את הצורן ליסוד השני הכי שכיח בקרום כדור הארץ (כ-28% משקלי) אחרי [[חמצן]].
הרבה מהשימושים המסחריים של צורן אינם דורשים הפרדה או עיבוד שלו מהצורה הטבעית. שימושים כאלה כוללים לבנים קרמיות, [[חרסית]] (חימר), [[חצץ]], [[פורצלן]] וסוגים שונים של [[זכוכית]]. [[סיליקון קרביד]] (SiC) היא תרכובת מודרנית יותר של צורן, המשמשת לליטוש, לשיוף וכחומר קרמי בעל חוזק גבוה. צורן הוא גם הבסיס למשפחת תרכובות הפולימרים [[סיליקון (תרכובת)|סיליקון]] (Silicone). רוב הצורן הנקי (שאינו חלק מתרכובות כגון סיליקט) משמש כתוסף בעיבוד [[פלדה|פלדות]] וביציקות [[אלומיניום]].
לצורן נקי השפעה ניכרת על הכלכלה העולמית המודרנית, דרך תעשיית ה[[מיקרואלקטרוניקה]], וזאת למרות שהיא צורכת פחות מ-10% מהצורן הנקי סה"כ. השימוש הנרחב בצורן בעל רמות ניקיון גבוהות מאוד בייצור [[מעגלים משולבים]] מהווה את הבסיס לרוב המחשבים, עליהם מושתת רוב הטכנולוגיה המודנית.
==תכונות==
שורה 41 ⟵ 46:
בצורתו ה[[גביש]]ית, לצורן צבע [[אפור]] כהה וברק מתכתי. צורן הוא יסוד אדיש יחסית מבחינה כימית, הוא מגיב עם [[הלוגנים]] ו[[מתכת אלקלית|מתכות אלקליות]], אבל אינו מושפע מ[[חומצה|חומצות]] (פרט לתערובת [[חומצה חנקתית]] ו[[חומצה פלואורית]]). צורן טהור מעביר 95% מהתחום של [[תת-אדום]]. בצורה זו הוא נמצא לעתים רחוקות בטבע, ובדרך כלל הוא מופיע כ[[צורן דו-חמצני]] (SiO<sub>2</sub>) הקרוי גם [[סיליקה]] או כתרכובות של סיליקון, חמצן ויסודות נוספים המכונות סיליקטים.
===כמוליך למחצה===
[[File:Silicon-unit-cell-3D-balls.png|200px|thumb|left|תא יחידה של צורן. צורן גבישי הוא בעל מבנה [[יהלום]].]]
ברוב המקרים כאשר מתייחסים לצורן בהקשרו כמוליך למחצה, מדובר על [[חד-גביש]] של צורן. הצורן הוא בעל [[מבנה גבישי]] המכונה מבנה [[יהלום]]. לחד גביש סיליקון [[פער אסור|פער אנרגיה]] לא ישיר של 1.12 [[אלקטרון וולט]] בטמפרטורת החדר. פער האנרגיה הלא ישיר מהווה חיסרון בהתקנים אלקטרואופטיים, ואכן ליישומים כגון לייזרים, גלאים, נורות LED ועוד מעדיפים לפעמים להשתמש בחלופות יקרות יותר כגון מוליכים למחצה מורכבים המבוססים למשל על [[גליום ארסנייד]], אשר להם פער אנרגיה ישיר. פער האנרגיה של הסיליקון תלוי בטמפרטורה (ב[[מעלות קלווין]]) באופן הבא:<ref>[http://www.ioffe.ru/SVA/NSM/Semicond/Si/index.html נתונים על המבנה האלקטרוני של סיליקון]</ref>
<center><math>E_g(eV)=1.17-\frac{4.73\times 10^{-4}\cdot T^2}{T+636}</math></center>
שורה 50 ⟵ 56:
תחמוצות של צורן הן המרכיב העיקרי ב[[זכוכית]], [[מלט]] ו[[חומר קרמי|קרמיקה]]. בנוסף הצורן מרכיב ב[[סיליקון (תרכובת)|סיליקונים]] (Silicone) ופולימרים על בסיס צורן.
[[File:Silicon wafer with mirror finish.jpg|160px|thumb|left|[[פרוסת סיליקון]] נקיה ומלוטשת המשמשת לייצור שבבים]]
[[File:Monokristalines Silizium für die Waferherstellung.jpg|160px|thumb|left|חד גביש של סיליקון שיוצר בתהליך Czochralski. מגביש כזה חותכים את [[פרוסת סיליקון|פרוסות הסיליקון]] הדקות ומלטשים אותן]]
בצורתו החד-גבישית הצורן הוא ה[[מוליך למחצה]] החשוב והנפוץ ביותר בשימוש כיום, ומהווה את הבסיס לרוב ה[[שבב]]ים האלקטרוניים.
סיליקון משמש גם בתאים סולאריים ממגוון סוגים, הן בצורתו החד-גבישית, וגם במבנה [[אמורפיות|אמורפי]] (a-Si:H). למרות שהסיליקון פחות יעיל ממוליכים למחצה בעלי [[פער אסור|פער אנרגיה]] ישיר בתאים סולאריים, מחירו הנמוך יחסית ובשלות תהליכי הייצור הופכים אותו לאטרקטיבי כלכלית ביישומים רבים של אנרגיה סולארית.
| |||