Siliziumkarbid Verwendung und Anwendungen

Siliciumcarbid (SiC) ist ein äußerst widerstandsfähiges Material, das zur Herstellung einer Vielzahl von Produkten verwendet wird. Eine seiner wichtigsten Eigenschaften ist seine Beständigkeit gegenüber hohen Temperaturen, Frequenzen und Spannungen - etwas, das andere Materialien nicht können.

Edward Acheson synthetisierte diese Verbindung erstmals 1891 auf künstlichem Wege. Achesons Entdeckung führte zu industriellen Anwendungen wie Schleifmitteln und Schleifscheiben, verschleißfesten Beschichtungen für Pumpen und Raketentriebwerke, Halbleitersubstraten für Leuchtdioden (LEDs), verschleißfesten Beschichtungen für den Verschleißschutz usw.

Feuerfeste Materialien

Siliciumcarbid (SiC) ist ein äußerst nützliches Material, das für feuerfeste Materialien, Industrieöfen und verschleißfeste Teile verwendet wird. SiC hat viele einzigartige Eigenschaften, die es für verschiedene Anwendungen sehr nützlich machen: Seine hitzebeständige Oberfläche widersteht hohen Temperaturen, ohne sich zu zersetzen oder zu korrodieren, und sein extrem starker Kern hält Verschleiß stand.

Zu den von Siliciumcarbid verwendeten feuerfesten Materialien und Schleifmitteln gehören Funktionskeramiken, moderne feuerfeste Materialien und Schleifmittel. Siliziumkarbid findet sich in Öfen und industriellen Heizelementen sowie in Ziegeln, die zur Auskleidung von Öfen verwendet werden, feuerfesten Ziegeln und Ofenauskleidungen. Langlebige Produkte aus diesem feuerfesten Material wie "Schmirgelpapier", Räder, Messerklingen, Schuhe u. a. werden mit diesem feuerfesten Material in der Nichteisenmetallurgie hergestellt, wo es auch in Schleifscheiben sowie in Heizelementen in Industrieöfen verwendet wird.

Halbleiter-Materialien

Siliciumcarbid ist eines der härtesten natürlich vorkommenden Materialien, die jemals entdeckt wurden. Es wurde erstmals 1891 von Edward Acheson synthetisiert, als in einer elektrisch erhitzten Schmelze aus Kohlenstoff und Aluminiumoxid kleine schwarze Kristalle entstanden. Siliziumkarbid kommt auch in der Natur als seltenes Mineral Moissanit vor; die Massenproduktion für die Verwendung als industrielles Schleifmittel begann 1905.

Schleifmittelähnliche Materialien wie Zirkoniumdioxid sind eine hervorragende Kombination aus Härte, Haltbarkeit, Hitzebeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Abriebfestigkeit - perfekt für Schleifscheiben, Schneidwerkzeuge oder feuerfeste Auskleidungen.

Substrate aus Silizium werden häufig in der Halbleiterelektronik verwendet, z. B. für Leistungsbauelemente und Mikrowellen-Hochfrequenzkomponenten, wobei die Leitfähigkeit oder Semi-Isolativität von den Verunreinigungen (den so genannten Dotierstoffen) abhängt, die während des Epitaxiewachstums und des Herstellungsprozesses der Bauelemente hinzugefügt werden. Leitfähige Formen werden hauptsächlich für Hochtemperatur-/Spannungsbauelemente wie Schottky-Dioden oder gemischte PiN-Leistungstransistoren verwendet, während halbleitende Versionen für Bauelemente mit niedrigeren Temperaturen/Spannungen wie Schottky-Dioden mit Sperrschicht/gemischte PiN-Leistungstransistoren geeignet sind.

Automobilanwendungen

Siliziumkarbid (SiC) hat sich in jüngster Zeit zu einem unverzichtbaren technologischen Werkstoff für mechanische und elektronische Anwendungen entwickelt. SiC ist eine der härtesten keramischen Substanzen auf der Erde mit hervorragender Erosions- und Abriebfestigkeit sowie niedrigen Wärmeausdehnungsraten, beständig gegen Säuren und ausgezeichneten Erosions-/Abriebschutzeigenschaften.

Aufgrund ihrer Härte werden Keramikblöcke häufig als kugelsichere Westen verwendet. Kugeln prallen einfach harmlos an ihnen ab.

SiC ist ein Halbleitermaterial mit breiter Bandlücke, das zwischen Leitern und Isolatoren wechselt, was es zu einer ausgezeichneten Wahl für die Leistungselektronik macht, da es höheren Spannungen standhalten kann als der traditionelle Halbleiter Silizium. Diese Eigenschaft macht es besonders geeignet für die Leistungselektronik von Elektrofahrzeugen, wo Antriebswechselrichter und Gleichspannungswandler höhere Stromstärken bewältigen müssen, um die Batterieladezeiten zu verlängern und die Reichweite mit einer Ladung zu erhöhen. Dennoch ist die Kühlung dieser Geräte nach wie vor von entscheidender Bedeutung; SiC hilft, dieses Dilemma zu vermeiden, ohne kritische elektrische Eigenschaften oder Leistungen zu beeinträchtigen.

Energiespeicherung

Siliziumkarbid ist ein hervorragendes Material für den Einsatz in der Hochspannungs-Leistungselektronik in Energiespeicheranwendungen wie Wechselrichtern, die geernteten Solarstrom verwalten und ins Netz zurückspeisen, sowie in Elektrofahrzeugen. Aufgrund der höheren Leistungsdichte, des besseren Wirkungsgrads und der höheren Zuverlässigkeit sind die Geräte kostengünstiger als Silizium-Halbleiterbauelemente.

Siliziumkarbid (SiC) ist ein extrem widerstandsfähiges und langlebiges Material mit einer großen Bandlücke, die es vielseitig genug macht, um entweder als Isolator oder als Leiter zu dienen. Die Bandlücke eines Materials bezieht sich auf die Energie, die benötigt wird, um Elektronen aus dem Valenzband in das Leitungsband zu leiten; Leiter haben in der Regel eine geringere Energielücke, während Isolatoren eine größere aufweisen.

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