O que é refino de zona?
O refino de zona é uma técnica que as empresas podem usar na produção de cristais altamente puros para componentes como transistores. Neste método, as impurezas em um lingote, ou massa de metal, são forçadas a uma extremidade ou a outra através de uma série de fases de fusão e resfriamento. Isso deixa para trás um pedaço de material principalmente puro disponível para uso em cristais de sementes e outros componentes. A criação dessa técnica data do século XX, como um dos vários métodos inventados por fabricantes de semicondutores e empresas similares para atender à necessidade de materiais muito puros.
No processo de refino de zona, um técnico pega um lingote de material e o alimenta muito lentamente através de um tubo com elementos de aquecimento. Os elementos de aquecimento aquecem seções transversais inteiras até o ponto de fusão, criando uma zona no meio do lingote sólido que está no estado líquido. No limite entre sólido e líquido, as impurezas precipitam no nível atômico. Eles podem não estar visíveis, mas sua presença pode causar sérios problemas nos produtos fabricados com esse lingote, o que torna o refino uma parte crítica da preparação.
Algumas impurezas tendem a reduzir o ponto de fusão, enquanto outras o aumentam. As impurezas serão todas agrupadas em torno de uma extremidade do lingote. Através de várias passagens, o técnico pode forçar as impurezas a sair, deixando um lingote praticamente limpo com alguma contaminação na extremidade oposta. Este fim pode ser removido para fazer um lingote refinado e muito puro. Deveria ter uma estrutura cristalina muito estável, pois nenhuma impureza interrompe a rede de conexões entre átomos individuais.
Essa técnica requer algum equipamento especializado e um alto grau de controle. O técnico precisa da temperatura certa para um determinado componente para evitar problemas com o refino da zona. Também é necessário controlar cuidadosamente a velocidade durante o refino da zona, à medida que o lingote se move repetidamente pelo equipamento. A pureza no ambiente de trabalho mais amplo também é crítica, porque os técnicos não desejam introduzir novos materiais em seus lingotes purificados, manipulando-os em espaços contaminados.
Após a conclusão do refino da zona, o técnico pode manusear e embalar cuidadosamente o lingote purificado para uso em outra instalação ou transporte para uma área diferente. Controles muito cuidadosos são necessários ao longo do processo, incluindo verificações repetidas da pureza e qualidade do material. Isso reduz a quantidade de desperdício na produção de semicondutores e componentes similares e limita a chance de que uma impureza viaje rio abaixo e cause uma cascata de problemas.