El silicio monocristalino como base de la industria electrónica

Las células de silicio monocristalino y policristalino es la base sobre la que se edifican innumerables proyectos de la industria electrónica. Su producto estrella del silicio cristalino son los paneles solares, grandes placas fotovoltaicas capaces de absorber radiación ultravioleta, que luego se transformar en energía.

Los chips de silicio cristalino también están presentes en casi todos los artefactos eléctricos que se ocupan en la actualidad. El elemento se compone de silicio con una red cristalina sólida continua. En consecuencia, este material no se rompe en sus bordes y está libre de cualquier límite de grano. La preparación del silicio cristalino se puede realizar como un semiconductor intrínseco que de silicio muy puro. Pero también existe la posibilidad de que esté dopado, lo que se logra al añadir otros elementos como boro o fósforo.

Para producir lingotes de este metaloide, se aplica el método de Czochralski, que debe su nombre a quien lo patentó en 1916, el científico polaco Jan Czochralski. Este proceso requiere de una atmósfera específica con gases inertes, que se logra con el argón (Ar), y de una cámara inerte, elaborada a base de cuarzo.

Con este método se obtiene silicio monocristalino mediante un cristal semilla, el cual se deposita un baño de silicio. Como resultado, se produce una especie de obleas, destinadas a la fabricación de transistores y circuitos integrados. La medida de este acabado es de 8 mm de lado, en consecuencia, de cada una se obtienen 120 a 130 circuitos. Cabe destacar que, la referida secuencia ocurre en paralelo. Es decir, que cada oblea pasa por el mismo proceso en el mismo instante, por lo que la producción es rápida.

 

Funcionamiento y controles en la producción de silicio monocristalino

 

células de silicio monocristalio y policristalino


Por otro lado, si de funcionamiento se trata, el crisol debe contener un semiconductor fundido, generalmente se aplica germanio. Su temperatura se controla justo por encima del punto de fusión. También se debe controlar la velocidad de tracción y rotación Esto evita la solidificación prematura y regula el grosor del lingote.  Si este control no se realiza de forma correcta se corren altos riesgos, ya que, si la temperatura asciende, el propio lingote se va fundiendo, pero si desciende, se forman agregados que no son monocristalinos.

Luego en el cuarzo se introduce una varilla que gira lentamente. Esta barra posee en uno de sus extremos un pequeño monocristal del mismo semiconductor que actúa como semilla. Esta última entra en contacto con la superficie del semiconductor fundido y se unen. Luego se solidifican con su red cristalina orientada de la misma forma que el monocristal creciente.

Seguidamente la varilla se eleva, y de ella colgando de ella se forma la células de silicio monocristalino y policristalino cilíndrico. Para finalizar, estos elementos se separan y se pasa a la fusión por zonas. En ese punto se purifica para lograr el resultado final.

Su importancia radica en su poder. Expertos aseguran que el silicio monocristalino tiene la eficiencia de conversión confirmada más alta de todas las tecnologías fotovoltaicas comerciales. Un porcentaje que se registra en el 26.7%.

 

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