Нақши асосии кремний (SiO2) дар шишаи электронӣ

Кремний (SiO2) нақши бениҳоят муҳим ва бунёдӣ мебозадшишаи электронӣ, ки асоси ҳамаи хосиятҳои аълои онро ташкил медиҳад. Ба таври оддӣ, кремний "ташаккулдиҳандаи шабака" ё "скелети" шишаи электронӣ мебошад. Вазифаи онро метавон ба таври мушаххас ба соҳаҳои зерин гурӯҳбандӣ кард:

1. Ташаккули сохтори шабакаи шиша (вазифаи асосӣ)

Ин вазифаи асосии кремний аст. Кремний худ як оксиди шишашакл аст. Тетраэдрҳои SiO4-и он тавассути пайваст кардани атомҳои оксиген бо ҳамдигар пайваст шуда, сохтори шабакавии сеченака, устувор ва тасодуфиро ташкил медиҳанд.

• Қиёс:Ин мисли скелети пӯлодии хонаи дар ҳоли сохтмон аст. Кремний чаҳорчӯбаи асосии тамоми сохтори шишагиро таъмин мекунад, дар ҳоле ки ҷузъҳои дигар (ба монанди оксиди калсий, оксиди алюминий, оксиди бор ва ғайра) маводҳое мебошанд, ки ин скелети онро пур мекунанд ё барои танзими самаранокӣ тағйир медиҳанд.
• Бе ин скелети кремний, моддаи ҳолати шишагини устувор ба вуҷуд омада наметавонад.

2. Таъмини сифати аълои изолятсияи барқӣ

• Муқовимати баланди барқӣ:Худи кремний дорои ҳаракати ионҳои хеле паст аст ва пайванди кимиёвӣ (пайванди Si-O) хеле устувор ва қавӣ аст, ки ионшавии онро душвор мегардонад. Шабакаи пайвастае, ки он ташкил медиҳад, ҳаракати зарядҳои электрикиро хеле маҳдуд мекунад ва ба шишаи E муқовимати ҳаҷмӣ ва муқовимати сатҳӣ медиҳад.
• Доимии диэлектрикии паст ва талафоти диэлектрикии паст:Хусусиятҳои диэлектрикии шишаи электронӣ дар басомадҳои баланд ва ҳарорати баланд хеле устуворанд. Ин асосан аз симметрия ва устувории сохтори шабакаи SiO2 вобаста аст, ки боиси дараҷаи пасти поляризатсия ва талафоти ҳадди ақали энергия (табдил ба гармӣ) дар майдони электрикии басомади баланд мегардад. Ин онро барои истифода ҳамчун маводи тақвиятдиҳанда дар тахтаҳои схемаҳои электронӣ (PCB) ва изоляторҳои баландшиддат беҳтарин мегардонад.

3. Таъмини устувории хуби кимиёвӣ

Шишаи электронӣ ба об, кислотаҳо (ба истиснои кислотаи гидрофторӣ ва фосфории гарм) ва моддаҳои кимиёвӣ муқовимати аъло нишон медиҳад.

• Сатҳи ғайрифаъол:Шабакаи зичи Si-O-Si фаъолияти хеле пасти кимиёвӣ дорад ва бо об ё ионҳои H+ ба осонӣ реаксия намекунад. Аз ин рӯ, муқовимати гидролиз ва муқовимати кислотаи он хеле хуб аст. Ин кафолат медиҳад, ки маводҳои композитӣ, ки бо нахи шишагии E мустаҳкам карда шудаанд, ҳатто дар муҳитҳои сахт, кори худро дар муддати тӯлонӣ нигоҳ медоранд.

4. Саҳм дар мустаҳкамии баланди механикӣ

Гарчанде ки қувваи ниҳоиинахҳои шишагӣинчунин аз омилҳо ба монанди нуқсонҳои сатҳӣ ва микротарқишҳо таъсири калон мерасонад, қувваи назариявии онҳо асосан аз пайвандҳои қавии ковалентии Si-O ва сохтори шабакаи сеченака бармеояд.

• Энергияи баланди пайванд:Энергияи пайванди Si-O хеле баланд аст, ки худи скелети шишаро хеле мустаҳкам мегардонад ва ба нах қувваи баланди кашиш ва модули эластикӣ медиҳад.

5. Таъмини хосиятҳои гармидиҳии идеалӣ

• Коэффитсиенти пасти васеъшавии гармӣ:Худи кремний дорои коэффисиенти хеле пасти васеъшавии гармӣ мебошад. Азбаски он ҳамчун скелети асосӣ хизмат мекунад, шишаи электронӣ инчунин дорои коэффисиенти нисбатан пасти васеъшавии гармӣ мебошад. Ин маънои онро дорад, ки он ҳангоми тағирёбии ҳарорат устувории хуби андозагирӣ дорад ва эҳтимоли камтар дорад, ки аз сабаби васеъшавӣ ва кашишхӯрии гармӣ фишори аз ҳад зиёд ба вуҷуд ояд.
• Нуқтаи баланди нармшавӣ:Нуқтаи обшавии кремний бениҳоят баланд аст (тақрибан 1723∘C). Гарчанде ки илова кардани дигар оксидҳои ҷӯшкунанда ҳарорати обшавии ниҳоии шишаи E-ро паст мекунад, ядрои SiO2-и он ҳанӯз ҳам нуқтаи нармшавии кофӣ ва устувории гармиро барои қонеъ кардани талаботи аксари барномаҳо таъмин мекунад.

Дар як маъмулӣшишаи электронӣТаркиби кремний одатан 52%-56% (аз рӯи вазн) аст, ки онро бузургтарин ҷузъи оксид мегардонад. Он хосиятҳои асосии шишаро муайян мекунад.

Тақсимоти меҳнат байни оксидҳо дар шишаи электронӣ:

• SiO2(Силикат): Скелети асосӣустувории сохторӣ, изолятсияи барқӣ, устувории кимиёвӣ ва мустаҳкамиро таъмин мекунад.
• Al2​O3​(Алюминий): Шабакаи ёрирасони пешбар ва стабилизаторустувории кимиёвӣ, қувваи механикиро зиёд мекунад ва майли девитрификатсияро коҳиш медиҳад.
• B2​O3​(Оксиди бор): Тағйирдиҳандаи флюс ва хусусият; ҳарорати обшавиро ба таври назаррас коҳиш медиҳад (сарфаи энергия) ва дар айни замон хосиятҳои гармӣ ва электрикиро беҳтар мекунад.
• CaO/MgO(Оксиди калсий/оксиди магний): Флюс ва стабилизатор; ба обшавӣ мусоидат мекунад ва устувории кимиёвӣ ва хосиятҳои девитрификатсияро танзим мекунад.