Силициев карбид Употреба и приложения

Силициевият карбид (SiC) е изключително издръжлив материал, използван за производството на редица продукти. Една от ключовите му характеристики е устойчивостта му на високи температури, честоти и напрежения - нещо, което други материали не могат да постигнат.

Едуард Ачесън синтезира това съединение по изкуствен път за първи път през 1891 г. Откритието на Ачесън води до индустриални приложения, включително абразиви и шлифовъчни дискове; износоустойчиви покрития за помпи и ракетни двигатели; полупроводникови субстрати за светодиоди (LED); износоустойчиви покрития, използвани като защита от износване, и др.

Огнеупорни материали

Силициевият карбид (SiC) е изключително полезен материал, който се използва за огнеупорни материали, промишлени пещи и износоустойчиви части. SiC притежава много уникални свойства, които го правят изключително полезен за различни приложения - термоустойчивата му повърхност издържа на високотемпературни среди, без да се разрушава или корозира; освен това изключително здравата му сърцевина може да издържи на износване и разкъсване.

Огнеупорни материали и абразиви от силициев карбид Материалите, използвани от силициев карбид, включват функционална керамика, усъвършенствани огнеупорни материали и абразиви. Силициевият карбид може да бъде открит в пещи и промишлени нагревателни елементи, както и в тухли, използвани за облицовка на пещи огнеупорни тухли облицовки на пещи трайни дълготрайни продукти, изработени с този огнеупорен материал, като "шмиргелна хартия", колела остриета на ножове обувки, наред с други, изработени с помощта на този огнеупорен материал в цветната металургия, където може да бъде открит използван в шлифовъчни колела, както и в нагревателни елементи, намиращи се в рамките на промишлени пещи огнеупорни материали огнеупорни материали, изработени с помощта на този материал.

Полупроводникови материали

Силициевият карбид е един от най-твърдите естествени материали, откривани някога, синтезиран за първи път от Едуард Ачесън през 1891 г., когато в електрически нагрята стопилка от въглерод и алуминий се появяват малки черни кристали. Силициевият карбид може да бъде открит и в природата като редкия минерал моисанит; масовото му производство започва през 1905 г. за използване като промишлени абразиви.

Абразивоподобните материали като циркониев диоксид са отлична комбинация от твърдост, издръжливост, топлоустойчивост, устойчивост на корозия и абразивоустойчивост - перфектни за шлифовъчни дискове, режещи инструменти или огнеупорни облицовки.

Подложките, изработени от силиций, се използват широко в полупроводниковата електроника, като например в силовите устройства и микровълновите радиочестотни компоненти, където проводимостта или полунепроводимостта му зависят от примесите (известни като допанти), добавяни по време на процесите на епитаксиален растеж и производство на устройствата. Кондуктивните форми могат да се използват предимно за устройства с висока температура/напрежение, като диоди на Шотки или смесени мощни транзистори PiN, докато полупроводимите версии могат да бъдат подходящи за устройства с по-ниска температура/напрежение, като диоди на Шотки с бариера на прехода/смесени мощни транзистори PiN/други.

Автомобилни приложения

Силициевият карбид (SiC) напоследък се превърна в незаменим технологичен материал за приложения в машиностроенето и електрониката. SiC е едно от най-твърдите керамични вещества на Земята с отлична устойчивост на ерозия и абразия, както и с ниски стойности на термично разширение, устойчивост на киселини и отлични свойства за защита от ерозия/абразия.

Поради своята твърдост керамичните блокове често се използват като бронежилетки. Куршумите просто отскачат безвредно от тях.

SiC е полупроводников материал с широк диапазон на пропускане, който се редува между проводници и изолатори, което го прави отличен избор за силова електроника поради способността му да издържа на по-високи напрежения от традиционния силициев полупроводник. Тази особеност го прави особено приложим в силовата електроника на електрическите превозни средства, където тяговите инвертори и DC/DC преобразувателите трябва да могат да обработват по-високи нива на тока, за да се удължи времето за зареждане на батерията, като същевременно се увеличи пробегът с едно зареждане. Въпреки това охлаждането на тези устройства остава ключово; SiC помага да се избегне тази дилема, без да се правят компромиси с критичните електрически свойства или производителност.

Съхранение на енергия

Силициевият карбид е отличен материал за използване във високоволтова силова електроника в приложения за съхранение на енергия, като инвертори, които управляват събраната слънчева енергия и я връщат обратно в мрежата, както и в електрически превозни средства. Поради по-високата си плътност на мощността, подобрената ефективност и повишената си надеждност, той позволява създаването на по-рентабилни устройства от силициевите полупроводникови устройства.

Силициевият карбид (SiC) е изключително здрав и издръжлив материал с голяма разделителна способност, която го прави достатъчно гъвкав, за да служи като изолатор или проводник. Лентовата междина на даден материал се отнася до енергията, необходима за преминаване на електрони от валентната в проводниковата лента; проводниците обикновено притежават по-малки енергийни междини, а изолаторите - по-големи.

Wolfspeed е признат лидер в производството на SiC устройства за високоволтови приложения. Техните 200-милиметрови фабрики за производство на SiC устройства и производствени мощности за епи-растеж могат да задоволят търсенето на усъвършенствани устройства от силициев карбид в диапазона 5-10 kW, като по този начин спомагат за подобряване на ефективността и дълготрайността на батериите в електрическите превозни средства.