1. Kompositsioon ja puhtus
Metalliline räni (metallurgia-klassi räni, Mg-SI):
Koosseis: Peamiselt elementaarne räni (Si) koos~ 98–99% puhtus.
Lisandid: Sisaldab rauda (Fe), alumiiniumi (AL), kaltsiumi (CA) ja muid tooraine elemente.
Märk: Mõnikord nimetatakse seda "hulgi räni" või "ferrosilicon" (kui see on rauaga legeeritud), kuid rangelt öeldes pole MG-SI sulam, kui pole täpsustatud (nt FESI).
Polysilicon (polükristalliline räni):
Koosseis: Ülikõrge puhtusarja räni (99.9999%+, Sageli 9n kuni 11n puhtus).
Lisandid: Ebamäärased lisandid (metallide, hapniku ja süsiniku eemaldamine on kriitilise tähtsusega).
Struktuur: Polükristalliline (paljud väikesed räni kristallid), mitte mõne elektroonikas kasutatava monokristallilise räniga.
2. Tootmisprotsess
Metalliline räni (Mg-SI):
ToodetudKarbotermiline vähendamineRänidioksiid (kvarts) elektriahjudes.
Toorained: ränidioksiid (SiO₂) + süsinik (koks/söe).
Tulemuseks on rabe, tahke räni tükk ~ 98–99% puhtusega.
Polüsilikon:
TuletatudMG-SI rafineerimineEdasi arenenud protsesside kaudu naguSiemensi protsessVõi vedeliku voodireaktor (FBR).
Mg-SI puhastatakse lenduvate räniühendite (nt triklorosilaani) lagunemise ja ülikerge polükristallilise räni taaskehtestamise teel.
3. Füüsilised omadused
| Omand | Metalliline räni (Mg-SI) | Polüsilikon |
|---|---|---|
| Puhtus | 98–99% SI (tööstuslik klass) | 99,9999%+ SI (ülikõrge puhtus) |
| Struktuur | Tükid või valuplokid (võivad olla polükristallilised) | Polükristallilised graanulid või tükid |
| Pindala | Madal | Kõrge (granulaarse vormi tõttu) |
4. Rakendused
Metalliline räni (Mg-SI):
Terase valmistamine: Kasutatakse aDeoksüdeerijaHapniku eemaldamiseks sula terasest.
Sulamid: Komponent alumiiniumsulamites (nt Al-Si autoosade jaoks) ja magneesiumisulamid.
Valuriigid: Suurendab valamise voolavust ja hoiab ära räbu moodustumise.
Polysiliconi eelkäija: MG-SI täpsustatakse kõrgtehnoloogilisteks kasutamiseks Polysiliconiks.
Polüsilikon:
Päikesepaneelid: Esmane lähteaineFotogalvaanilised rakud(Päikeseenergia).
Pooljuhid: Kasutatakse IC-de, mikrokiipide ja päikesekvaliteedi räni tootmiseks.
Arenenud elektroonika: Täiustatud rakenduste suure puhkemisklassi, näiteks kosmoseklassi päikesepatareide jaoks.
5. Kulud ja turg
Metalliline räni (Mg-SI):
Odavam toota madalama puhtusevajaduse tõttu.
Hinnad mõjutavad rauamaagi ja kvartsi kättesaadavuse.
Polüsilikon:
Energiamahuka puhastamise tõttu (nt Siemensi protsess).
Turg, mida ajendab päikeseenergia nõudlus ja pooljuhtide tootmine.
6. Erinevuste kokkuvõte
| Aspekt | Metalliline räni (Mg-SI) | Polüsilikon |
|---|---|---|
| Puhtus | Tööstuslik (~ 98–99% Si) | Ultra-high purity (>99,9999% Si) |
| Struktuur | Hulgiümbrud/valuplokid | Granuleeritud, polükristalliline |
| Lõpptarbimine | Teras, sulamid, valamine | Päikesepaneelid, pooljuhid |
| Tootmine | Lihtne karbotermiline vähendamine | MG-SI täiustatud puhastamine |
