Förderkeis Industrie- und Technikgeschichte / Frankfurter Industriegeschichte - Erzeugung von gradlinigen Führungen beim Schaben"

FRANKFURTER INDUSTRIEGESCHICHTE
Vom Quarz (SiO_²)über Siliziumkristall zum Reist-Silizium (5)

Elektrische Eigenschaften des Reinst-Siliziums, Halbleiter

Abb. 1 gibt die wichtigsten Daten des Elements Si wieder. In der Natur tritt Silizium nur in gebundenem Zustand in Form des Siliziumdioxids (SiO_²) und in Form von Silikaten auf. Die Eigenschaft eines Halbleiters besitzt es jedoch nur in elementarer, hochreiner und einkristalliner Form.

In Abb. 2 sind die vielfältigen Anwendungen des Siliziums im elektronischen Sektor aufgeführt.

Herstellung von Reinst-Silicium

Das Verfahren verbindet altbekannte metallurgische und chemische Prozesse mit neuen physikalischen Methoden. »Metallurgisches« Silizium als 1. Stufe wird durch elektrothermische Reduktion von Silizciumdioxid mit Kohle, Koks im Niederschachtofen gewonnen:

Quarz + Kohlenstoff --------> Silizium + Kohlenstoffmonoxid

SiO_² + 2 C -------->
2100 K Si + 2 CO

H2100 = + 696 kJ

Quarz wird als Fels-Quarz oder als Kiesel-Quarz hoher Reinheit (über 99 Prozent SiO_²) eingesetzt. Als Reduktionskohlenstoff werden Mischungen verschiedener Kohlesorten, Koksarten, Holzkohle und Holzschnitzel verwendet. Sie werden ausgewählt nach Reinheit, elektrischem Widerstand und Preis.

Abb. 3 zeigt den elektrothermischen Reduktionsvorgang, bei dem Siliziumdioxid (SiO_²) mit Kohle oder Koks (C) zu Silizium (Si) reduziert wird, bei gleichzeitiger Bildung von Kohlenstoffmonoxid (CO).

Abbildung 1

Abbildung 2

Abbildung 3