シリコンの密度とは何ですか? 2.33 g/cm3 説明

シリコン密度の値が 2.33 g/cm3 である場合、重要な条件は、それが室温付近の固体結晶シリコンを指すということです。

産業用工業用シリコンこの数値は材料自体を理解するのに役立ちますが、ばらばらのシリコンの塊が入ったバッグ、ホッパー、またはコンテナーが占めるスペースを直接示すものではありません。

室温では、結晶シリコンの密度はおよそ次のとおりです。

2 つの一般的な単位間の変換は簡単です。

公表値のわずかな違いは、温度、純度、結晶欠陥、または測定条件によって生じる可能性があります。一般的なエンジニアリング作業では、2.33 g/cm3 が標準的な室温基準です。-

シリコンの密度は、その原子質量と結晶内でのシリコン原子の配置方法の両方によって決まります。

シリコンの原子質量は約 28.09 g/mol で、ダイヤモンド立方晶構造通常の状態では。

この構造では、各シリコン原子は 4 つの隣接するシリコン原子と四面体的に結合しています。この配置は、多くの一般的な金属に見られるより密に詰まった構造と比較して、比較的開いています。

これは、シリコンが金属のように見える表面を持っているにもかかわらず、多くの構造金属よりも密度が低い理由を説明するのに役立ちます。{0}

結晶構造がシリコン密度を決定する仕組み

結晶材料の場合、理論上の密度は結晶セル内の原子の数、原子質量、単位セルの体積に関連付けられます。-

結晶シリコンの場合、ダイヤモンド立方体配置により、従来の単位格子内に 8 つのシリコン原子が配置されます。シリコンの原子量と格子寸法を組み合わせると、室温で 2.33 g/cm3 近くの一般的な密度が得られます。

重要な点は、密度は原子量だけによって決まるわけではないということです。原子の間隔と配置も重要です。

はい。 2.33 g/cm3 という値は、結晶質固体シリコンの室温基準です。-温度、位相、内部構造によって密度が変化する可能性があります。

温度はシリコン密度にどのような影響を与えますか?

固体シリコンが加熱されると、その結晶格子が膨張します。同じ質量はわずかに大きな体積を占めるため、一般に固体シリコンの密度は温度が上昇するにつれて減少します。

温度が室温をはるかに上回る工学計算の場合、室温の値を補正せずに使用するとエラーが発生する可能性があります。{0}}

固体シリコンと溶融シリコンの密度はどのくらいですか?

シリコンは溶けたとき、ほとんどの一般的な金属とは異なる挙動をします。

融点に近い液体シリコンは、固体結晶シリコンよりも密度が高い。液体の密度は、温度と測定条件に応じて、溶融領域付近でおよそ 2.5 ～ 2.6 g/cm3 になります。

これは、シリコンが溶けるときに収縮し、凝固するときに膨張することを意味します。これは、多くの通常の金属で見られる動作とは逆です。

結晶シリコンとアモルファスシリコンでは密度が変わりますか?

はい。アモルファス シリコンは、結晶シリコンと同じ長距離ダイヤモンド立方晶構造を持ちません。-。

したがって、その密度はわずかに異なる可能性があり、また、堆積方法、水素含有量、多孔性、および処理条件にもより依存します。

通常のシリコン金属塊の計算では、2.33 g/cm3 という基準は通常、薄いアモルファス シリコン膜ではなく、結晶質の元素シリコンを指します。

不純物や欠陥によりシリコンの密度は変化しますか?

効果はその量と分布によって異なりますが、可能です。

工業用シリコン メタルは、超-高純度-半導体シリコンと化学的に同一ではありません。市販グレードには、制御された量の Fe、Al、Ca およびその他の元素が含まれています。

結晶欠陥、細孔、内包物および不純物により、測定された密度がわずかに変化する可能性があります。ただし、ほとんどの業界の議論では、これらの効果は、真の材料密度そしてかさ密度.

この区別は、工業用シリコン金属塊を扱う場合に特に重要です。

のシリコンの真密度固体シリコン材料自体の質量を実際の体積で割ったものを表します。

のシリコン金属塊のかさ密度個々の塊の間の空きスペースを含む、ばらばらの材料の山が占める総体積で質量を割ったものを表します。

ばらばらのシリコン金属の塊は容器のすべての部分を満たすことができないため、その嵩密度は実際の材料密度 2.33 g/cm3 よりも低くなければなりません。

シリコン金属の塊のかさ密度を制御するものは何ですか?

かさ密度は、1 つの固定された材料定数ではありません。発送時の物理的な状態により変動します。

重要な変数には次のものがあります。

• 粒子サイズ:10 ～ 50 mm と 50 ～ 100 mm の材料は、必ずしも同じ方法で梱包されるとは限りません。
• サイズ分布:小さな破片は、大きな塊の間のスペースの一部を埋めることができます。
• しこりの形状:角張った部分や不規則な部分は、異なる空隙容積を作成します。
• 罰金の内容:微粒子は梱包動作を大きく変える可能性があります。
• 圧縮と振動:輸送や取り扱いにより、緩んだ物質が沈殿する可能性があります。

このため、1 立方メートルあたり 2,330 kg のばらけた塊が含まれていると仮定して、シリコン メタルの出荷量を計算することはお勧めしません。

実際のかさ密度がサイロ、バッグ、またはホッパーの設計にとって重要である場合は、関連するグレードと粒度分布について測定する必要があります。

シリコン密度は、質量を体積に変換する必要がある場合、または装置の容量が材料が占めるスペースに依存する場合に役立ちます。

質量と体積の計算のためのシリコン密度

固体シリコン片の場合:

固体結晶シリコン自体の理論体積を計算する場合は、2330 kg/m3 を使用するのが適切です。

これは、シリコン金属の塊のゆるやかな山には自動的には適しません。

取り扱いおよび梱包時のシリコンのかさ密度

工業用梱包、ホッパー容量、マテリアルハンドリングでは、嵩密度の方が実際的な値であることがよくあります。

たとえば、正味重量が同じ 2 つのシリコン メタル出荷品の場合、一方に粒度分布が広いか、またはより多くの微粒子が含まれている場合、異なる体積を占める可能性があります。{0}}

そのため、粒子サイズと微粉の制御は、炉の装入だけでなく、梱包や保管の動作にも重要になる可能性があります。

シリコン密度とシリコンメタルの仕様

通常の冶金用シリコン金属では、密度が主な許容パラメータになることはほとんどありません。通常、購入仕様書では化学組成と粒子サイズの方が重要です。

たとえば、553、441、421、3303、2202 などのグレードは、一般にシリコンの固有密度の大きな変化ではなく、主に制御された不純物レベルによって区別されます。

あなたは私たちを確認することができます シリコンメタル553と441の比較 Fe、Al、Ca、およびアプリケーション要件によってグレードの選択がどのように決定されるかを確認します。

別の商用仕様のリファレンスについては、当社の資料を参照してください。 シリコンメタル421仕様 .

当社の金属シリコン供給作業では、出荷前に必要なグレード、化学組成、粒子サイズ、バッチ COA を確認します。嵩密度が供給、サイロ、または梱包システムにとって重要な場合は、理論上のシリコン密度から推測するのではなく、別の物理要件として定義する必要があります。