A diferença entre silício policristalino e silício monocristalino

O silício é o material mais básico e essencial na indústria de semicondutores. O complexo processo de produção da cadeia produtiva de semicondutores deve começar com a produção do silício.

Luminária solar de jardim de silício monocristalino

O silício monocristalino é uma forma de silício elementar. Quando o silício elementar fundido se solidifica, os átomos de silício se organizam em uma estrutura cristalina semelhante à do diamante, formando muitos núcleos cristalinos. Se esses núcleos cristalinos crescerem e formarem grãos com a mesma orientação do plano cristalino, esses grãos se combinarão em paralelo para cristalizar e formar o silício monocristalino.

O silício monocristalino possui propriedades físicas de um quase-metal e apresenta baixa condutividade elétrica, que aumenta com o aumento da temperatura. Ao mesmo tempo, o silício monocristalino também possui condutividade semi-elétrica significativa. O silício monocristalino ultrapuro é um semicondutor intrínseco. A condutividade do silício monocristalino ultrapuro pode ser melhorada pela adição de traços de elementos do grupo IIIA (como o boro), formando um semicondutor de silício do tipo P. Da mesma forma, a adição de traços de elementos do grupo VA (como o fósforo ou o arsênio) também pode melhorar o grau de condutividade, formando um semicondutor de silício do tipo N.

polisilícioluz solar

O polisilício é uma forma de silício elementar. Quando o silício elementar fundido se solidifica sob condições de super-resfriamento, os átomos de silício se organizam em muitos núcleos cristalinos na forma de uma estrutura semelhante à do diamante. Se esses núcleos cristalinos crescerem e formarem grãos com diferentes orientações cristalinas, esses grãos se combinam e cristalizam, formando o polisilício. Ele difere do silício monocristalino, usado em eletrônica e células solares, e do silício amorfo, usado em dispositivos de filme fino.células solares para iluminação de jardim

A diferença e a conexão entre os dois

No silício monocristalino, a estrutura da rede cristalina é uniforme e pode ser identificada pela aparência externa homogênea. Nesse tipo de silício, a rede cristalina de toda a amostra é contínua e não apresenta contornos de grão. Grandes monocristais são extremamente raros na natureza e difíceis de produzir em laboratório (ver recristalização). Em contraste, as posições dos átomos em estruturas amorfas são restritas a ordenação de curto alcance.

As fases policristalinas e subcristalinas consistem em um grande número de pequenos cristais ou microcristais. O polissilício é um material composto por muitos cristais de silício menores. As células policristalinas podem reconhecer texturas por meio de um efeito visível de chapa metálica. Os graus de semicondutores, incluindo o polissilício de grau solar, são convertidos em silício monocristalino, o que significa que os cristais conectados aleatoriamente no polissilício são convertidos em um único cristal grande. O silício monocristalino é usado para fabricar a maioria dos dispositivos microeletrônicos à base de silício. O polissilício pode atingir 99,9999% de pureza. O polissilício ultrapuro também é usado na indústria de semicondutores, como barras de polissilício de 2 a 3 metros de comprimento. Na indústria microeletrônica, o polissilício tem aplicações em escalas macro e micro. Os processos de produção de silício monocristalino incluem o processo Czeckorasky, a fusão zonal e o processo Bridgman.

A diferença entre o silício policristalino e o silício monocristalino manifesta-se principalmente nas propriedades físicas. Em termos de propriedades mecânicas e elétricas, o silício policristalino é inferior ao silício monocristalino. O silício policristalino pode ser usado como matéria-prima para a fabricação de silício monocristalino.

1. Em termos de anisotropia das propriedades mecânicas, ópticas e térmicas, é muito menos evidente do que no silício monocristalino.

2. Em termos de propriedades elétricas, a condutividade elétrica do silício policristalino é muito menos significativa do que a do silício monocristalino, ou mesmo quase nula.

3. Em termos de atividade química, a diferença entre os dois é muito pequena; geralmente, usa-se mais o polisilício.