Proceso del silicio y aplicaciones

Proceso del silicio

El silicio se haya en la naturaleza, aunque se encuentra contaminada con oxígeno en forma de cuarcita que es un noventa por ciento de óxido de silicio, SiO2. El proceso de extracción de la cuarcita y su posterior purificación lleva un proceso tardado.

1.- Obtención de silicio metalúrgico. Para obtenerlo se debe de separar del oxígeno mediante una reacción con carbono calentándolo a 1500-2000° C en un horno de arco eléctrico, allí se somete a campos eléctricos muy elevados que rompen los enlaces químicos que unen al silicio con el oxígeno. La reacción química que se produce es la siguiente

“SiO2 + C → Si + CO2”

2.- obtención de silicio electrónico: Se alcanza en dos nuevos pasos: en el primero, el silicio metalúrgico se convierte en gas en un proceso químico. Para ello, el silicio metalúrgico sólido se hace reaccionar con HCl a 300 ° C en un reactor para formar SiHCl3 mediante la reacción:

“Si + 3HCl → SiHCl3 + H2”

La clave del proceso es que, durante la reacción, las impurezas del silicio tales como Fe, Al, y B reaccionan con el ClH formando haluros (FeCl3, AlCl3, y BCl3). Estos se pueden separar del silicio realizando un proceso de destilación fraccionada, que consiste en la separación sucesiva de los líquidos de la mezcla del SiHCl3 y los diversos haluros de impurezas, aprovechando la diferencia entre sus puntos de ebullición.

Finalmente, el SiHCl3 ya purificado se hace reaccionar con hidrógeno a 1100 ° C durante ~ 200 – 300 horas mediante la siguiente reacción:

“SiHCl3 + H2 → Si + 3 HCl” El proceso tiene lugar en el interior de grandes cámaras de vacío, en las que el silicio se condensa y se deposita sobre barras de polisilicio para obtener sobre ellas el silicio ya purificado.

3.-Obtención de cristal de silicio:

Una vez purificado el silicio, el siguiente paso es “ordenar” sus átomos formando una oblea (wafer) en la que los átomos de silicio se colocan en una estructura regular, formando un bloque con propiedades adecuadas. (Figura 1.0)

[pic 1]

[pic 2]

Aplicaciones del silicio

El silicio tiene diferentes aplicaciones como utilizarlos en aleaciones, en la elaboración de las siliconas, también en la industria de la cerámica técnica, y además de las aplicaciones anteriores es un material semiconductor (es el segundo elemento más en la tierra, abunda aproximadamente un 28%).  (Figura 1.1)[pic 3]

(Figura 1.1)

[pic 4]

Aplicación en la electrónica y microelectrónica

En la electrónica se ocupan “obleas” (Figura 1.2) o “chips” (Figura 1.3) de este material que ha llevado un proceso anterior de purificación, quitando todas las contaminaciones que tiene, después de este proceso por fin se obtiene un semiconductor puro, para poder implantar en transistores, pilas solares y gran variedad de circuitos electrónicos.

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