我真的很难找到有关在电子产品中哪里可以找到稀土元素的信息。当我查看我的电子板时,我打开了几个数据表,我找不到任何稀土元素。没有信息。他们在哪?
17种稀土元素分别是铈(Ce)、镝(Dy)、铒(Er)、铕(Eu)、钆(Gd)、钬(Ho)、镧(La)、镥(Lu)、钕(Nd) )、镨 (Pr)、钷 (Pm)、钐 (Sm)、钪 (Sc)、铽 (Tb)、铥 (Tm)、镱 (Yb) 和钇 (Y)。
我真的很难找到有关在电子产品中哪里可以找到稀土元素的信息。当我查看我的电子板时,我打开了几个数据表,我找不到任何稀土元素。没有信息。他们在哪?
17种稀土元素分别是铈(Ce)、镝(Dy)、铒(Er)、铕(Eu)、钆(Gd)、钬(Ho)、镧(La)、镥(Lu)、钕(Nd) )、镨 (Pr)、钷 (Pm)、钐 (Sm)、钪 (Sc)、铽 (Tb)、铥 (Tm)、镱 (Yb) 和钇 (Y)。
“稀土元素”在普通电子产品的几个地方都有。
强磁铁通常使用稀土元素。
陶瓷电容器也使用稀土元素。 几乎任何现代电子设备都将包含陶瓷电容器。
半导体(晶体管、二极管和由它们构成的集成电路)都使用不同数量的稀土元素。纯硅本身就是一种半导体,但它并没有多大意义。它必须有特定数量的“杂质”(适当地称为掺杂剂)才能让它做它所做的很酷的事情。这些掺杂剂是有目的地(并且小心地)在特定位置以特定数量引入的,以使硅半导体器件工作。
您很少(如果有的话)会看到数据表中列出的稀土元素。数据表告诉您零件是如何工作的以及如何使用它,而不是它是由什么制成的。
一些不太常见的(不一定是真正的稀土金属)在电子制造中使用的例子: 对于 IC:
砷、硼、锑和磷在硅基工艺中用作掺杂剂。铂和钨已用于触点,钽用于阻挡层。通常高 k 电介质用于栅极电介质,通常使用铪或锆之类的物质。
许多手机将使用基于更奇特的 III-V 技术的射频放大器和 LNA,例如 GaAs(砷化镓)、InP(磷化铟)等,所有这些都使用一些不太常见的元素。
在 PCB 级别上,您有诸如钽电容器之类的组件(您猜对了)含有钽。陶瓷电容器可能使用钡、镁和钯等物质。镧有时用于此处的阻挡层。我似乎还记得锶在这里某处被使用,但我不记得具体在哪里。
在某些应用中,PCB 本身可能会使用钯作为镀金的阻挡层。
一位化学家朋友曾经告诉我,没有其他行业比半导体行业使用如此多(危险)的化学元素和化合物。
(这不是一份详尽的清单,只是我能记住的内容)
谷歌搜索“电子中的稀土元素”给了我两篇文章(参见参考资料),其中列出了这些元素在各种应用中的具体用法:
- 铈——最丰富的稀土元素,用于磁铁、电极和碳弧照明,作为
催化转化器中的催化剂和精密玻璃抛光- 钕- 一种柔软的银色金属,用于制造用于计算机磁盘、麦克风和耳机的强力永磁体,并用于生产强大的红外激光器
- 镝- 用于制造电子产品、计算机磁盘、激光器、商业照明和节能汽车的磁性最强的元素之一
- 铽- 一种柔软的银色金属,用作稀土磁体、某些电子设备和声纳系统的添加剂
- 钬- 另一种具有强大磁性的稀土元素,用于微波设备和核控制棒
- 镧- 一种用于制造望远镜镜头和红外吸收玻璃的高反应性稀土元素
- 钪- 用于制造流行的消费品,如电视机和节能灯
- 钇——一种在超导体、激光和手术用品中发现的银色金属。
参考
除了几个答案中提到的磁铁外,稀土在近红外和可见光中具有某些原子跃迁,使其在各种应用中非常有用!
掺铒光纤放大器用于单模光纤通信的长期运行。更简单的无源光放大器将信号放大数倍,直到各种色散机制和互调失真使脉冲严重恶化,以至于它们需要通过分布频率较低且更复杂的设备进行电子再生。
铒用于最常见的 1.55 微米波长附近。对于其他波长,使用其他提供增益的稀土元素。根据链接的文章
掺铥光纤放大器已用于 S 波段(1450-1490 nm)和 1300 nm 区域的掺镨放大器。
最初的绿色激光指示器是令人惊叹的小光具座!它们是二极管泵浦固态激光器,具有大约 800 nm 的 AlGaAs 二极管激光器泵浦稀土(通常是钕)掺杂的晶体,其激光波长为 1064 nm,然后通过非线性晶体将其频率加倍以变成可见的绿光。现在许多是由更简单的 III-V 半导体激光器制成的,在绿光中有带隙。
最常用的 DPSSL 是 532 nm 波长的绿色激光指示器。一个强大的 (>200 mW) 808 nm 波长红外 GaAlAs 激光二极管泵浦掺钕钇铝石榴石 (Nd:YAG) 或掺钕原钒酸钇 (Nd:YVO4) 晶体,从主光谱产生 1064 nm 波长的光钕离子的跃迁。然后使用 KTP 晶体中的非线性光学过程将该光倍频,产生 532 nm 的光。绿光 DPSSL 的效率通常约为 20%,尽管一些激光器的效率可高达 35%。换句话说,使用 2.5 W 泵浦二极管的绿色 DPSSL 预计会输出大约 500-900 mW 的 532 nm 光。
稀土也存在于一些荧光粉中,因为它们的可见光转换,想想旧电视、显示器或示波器!
磷光体通常是各种类型的过渡金属化合物或稀土化合物。在无机荧光粉中,晶体结构中的这些不均匀性通常是通过添加微量掺杂剂(称为活化剂的杂质)产生的。(在极少数情况下,位错或其他晶体缺陷可以起到杂质的作用。)发射中心发射的波长取决于原子本身和周围的晶体结构。
看: