Brug og anvendelser af siliciumcarbid

Siliciumcarbid (SiC) er et ekstremt holdbart materiale, der bruges til at fremstille en lang række produkter. En af dets vigtigste egenskaber er dets modstandsdygtighed over for høje temperaturer, frekvenser og spændinger - noget, som andre materialer ikke kan.

Edward Acheson syntetiserede denne forbindelse kunstigt for første gang i 1891. Achesons opdagelse førte til industrielle anvendelser, herunder slibemidler og slibeskiver; slidstærke belægninger til pumper og raketmotorer; halvledersubstrater til lysdioder (LED'er); slidstærke belægninger, der bruges som slidbeskyttelse osv.

Ildfaste materialer

Siliciumcarbid (SiC) er et ekstremt nyttigt materiale, der bruges til ildfaste materialer, industriovne og slidstærke dele. SiC har mange unikke egenskaber, der gør det yderst anvendeligt i mange forskellige sammenhænge - den varmebestandige overflade kan modstå høje temperaturer uden at blive nedbrudt eller korrodere, og den ekstremt stærke kerne kan modstå slitage.

Siliciumcarbid ildfaste materialer og slibemidler Materialer, der anvendes af siliciumcarbid, omfatter funktionel keramik, avancerede ildfaste materialer og slibemidler. Siliciumcarbid kan findes i ovne og industrielle varmeelementer samt i mursten, der bruges til at beklæde ovne med ildfaste materialer, mursten, ovnbeklædning, holdbare, langtidsholdbare produkter fremstillet af dette ildfaste materiale, såsom "smergelpapir", hjul, knivblade, sko m.m., der er fremstillet af dette ildfaste materiale i ikke-jernholdig metallurgi, hvor det også kan findes brugt i slibeskiver samt varmeelementer, der findes i industrielle ovne, ildfaste materialer, ildfaste materialer fremstillet af dette materiale.

Halvledermaterialer

Siliciumcarbid er et af de hårdeste naturligt forekommende materialer, der nogensinde er blevet opdaget. Det blev først syntetiseret af Edward Acheson i 1891, da små sorte krystaller dukkede op i en elektrisk opvarmet smelte af kulstof og aluminiumoxid. Siliciumcarbid kan også findes naturligt som det sjældne mineral moissanit; masseproduktion begyndte til brug som industrielle slibemidler i 1905.

Slibelignende materialer som zirkoniumdioxid er en fremragende kombination af hårdhed, holdbarhed, varmebestandighed, korrosionsbestandighed og slidstyrke - perfekt til slibeskiver, skæreværktøjer eller ildfaste foringer.

Substrater lavet af silicium bruges i vid udstrækning i halvlederelektronik, som f.eks. power-enheder og mikrobølge-radiofrekvens-komponenter, hvor ledningsevnen eller semi-ledningsevnen afhænger af urenheder (kendt som dopingstoffer), der tilsættes under epitaksial vækst og enhedsfremstillingsprocesser. Ledende former bruges primært til højtemperatur-/spændingsenheder som Schottky-dioder eller blandede PiN-strømtransistorer, mens halvledende versioner kan være egnede til enheder med lavere temperaturer/spændinger som junction barrier Schottky-dioder/blandede PiN-strømtransistorer/andet.

Applikationer til biler

Siliciumcarbid (SiC) er for nylig blevet et uundværligt teknologisk materiale i mekaniske og elektroniske anvendelser. SiC er et af de hårdeste keramiske stoffer på jorden med fremragende erosions- og slidstyrke samt lave termiske udvidelseshastigheder, modstandsdygtigt over for syrer og fremragende erosions-/slidbeskyttelsesegenskaber.

På grund af deres hårdhed bliver keramiske blokke ofte brugt som skudsikre veste. Kugler vil bare prelle af på dem uden at gøre skade.

SiC er et halvledermateriale med bredt båndgab, der veksler mellem ledere og isolatorer, hvilket gør det til et fremragende valg til effektelektronik på grund af dets evne til at modstå højere spændinger end traditionel halvleder-silicium. Denne egenskab gør det særligt anvendeligt i elbilers effektelektronik, hvor traktionsinvertere og DC/DC-konvertere skal kunne håndtere højere strømniveauer for at forlænge batteriets opladningstid og samtidig øge rækkevidden på en opladning. Ikke desto mindre er køling af disse enheder stadig afgørende; SiC hjælper med at undgå dette dilemma uden at gå på kompromis med kritiske elektriske egenskaber eller ydeevne.

Energilagring

Siliciumcarbid er et fremragende materiale til brug i højspændingselektronik i energilagringsapplikationer såsom invertere, der håndterer høstet solenergi og leverer den tilbage til nettet, samt elektriske køretøjer. På grund af dets overlegne effekttæthed, effektivitetsforbedringer og øgede pålidelighed giver det mere omkostningseffektive enheder end siliciumhalvlederenheder.

Siliciumcarbid (SiC) er et ekstremt hårdt og holdbart materiale med et stort båndgab, der gør det alsidigt nok til at fungere som enten isolator eller leder. Et materiales båndgab refererer til den energi, der skal til for at overføre elektroner fra dets valensbånd til dets ledningsbånd; ledere har typisk lavere energigab, mens isolatorer har større.

Wolfspeed er en anerkendt industrileder inden for SiC-enheder til højspændingsapplikationer. Deres 200 mm SiC device Fab og epi growth produktionsfaciliteter kan imødekomme efterspørgslen på avancerede siliciumkarbid-enheder i 5-10 kW-området og dermed bidrage til at forbedre batteriets effektivitet og levetid i elektriske køretøjer.