El carburo de silicio es un material semiconductor con propiedades intermedias entre los metales y los aislantes. Estos \u00faltimos dependen de factores como la temperatura y las impurezas presentes en su estructura cristalina; en cuanto a los primeros, las propiedades el\u00e9ctricas dependen tambi\u00e9n de estas variables.<\/p>\n
Edward Goodrich Acheson cre\u00f3 el SiC por primera vez en 1891 mientras intentaba producir diamantes artificiales utilizando una corriente el\u00e9ctrica a trav\u00e9s de arcilla con una varilla de carbono. Bautiz\u00f3 el material resultante como carborundo.<\/p>\n
El carburo de silicio (SiC) es un material semiconductor extremadamente duradero con incre\u00edbles propiedades de conductividad el\u00e9ctrica. Capaz de gestionar tensiones y corrientes m\u00e1s altas incluso a temperaturas m\u00e1s elevadas que el silicio, el SiC es ideal para aplicaciones como la electr\u00f3nica de potencia. Adem\u00e1s, su banda prohibida m\u00e1s ancha le permite conducir a frecuencias m\u00e1s altas con una resistencia reducida en comparaci\u00f3n con otros materiales semiconductores.<\/p>\n
Las propiedades el\u00e9ctricas del SiC dependen de sus componentes y del proceso de fabricaci\u00f3n, y los distintos aditivos alteran significativamente su resistividad el\u00e9ctrica en funci\u00f3n de c\u00f3mo se hayan a\u00f1adido a su composici\u00f3n. Los \u00f3xidos y nitruros, por ejemplo, se clasifican como aditivos de segunda fase, mientras que las impurezas como el f\u00f3sforo o el nitr\u00f3geno pueden actuar como impurezas donantes o aceptoras que aumentan la resistividad el\u00e9ctrica.<\/p>\n
El carburo de silicio se distingue de los dem\u00e1s semiconductores en que su estado no modificado act\u00faa como aislante el\u00e9ctrico. Sin embargo, el dopaje puede convertirlo en conductor de electricidad mediante la adici\u00f3n de impurezas espec\u00edficas conocidas como dopantes, como aluminio, boro y galio para aplicaciones semiconductoras de tipo p, o nitr\u00f3geno y f\u00f3sforo para las de tipo n.<\/p>\n
El silicio es actualmente el semiconductor dominante, pero sus capacidades en electr\u00f3nica de alta potencia est\u00e1n empezando a ponerse en entredicho. El carburo de silicio ofrece un m\u00e9todo de conducci\u00f3n de corriente m\u00e1s eficiente desde el punto de vista energ\u00e9tico, ya que puede soportar temperaturas y voltajes m\u00e1s elevados que el silicio. Adem\u00e1s, su banda prohibida m\u00e1s ancha puede facilitar velocidades m\u00e1s r\u00e1pidas, lo que ayuda a reducir el tama\u00f1o de los dispositivos.<\/p>\n
El silicio tiene una banda prohibida ancha, lo que significa que puede convertirse en un conductor mejorado reduciendo la resistencia de su capa de deriva, lo que provoca una p\u00e9rdida de corriente al apagarse, acortando los tiempos de conmutaci\u00f3n y reduciendo las p\u00e9rdidas en los dispositivos electr\u00f3nicos de potencia.<\/p>\n
El carburo de silicio puede encontrarse de forma natural en las gemas moissanita; sin embargo, para su producci\u00f3n se suele utilizar un elaborado proceso inventado por Edward G. Acheson en 1891. Consiste en mezclar arena de cuarzo de s\u00edlice pura (SiO2) con coque de petr\u00f3leo molido en un horno el\u00e9ctrico de resistencia y calentarlo a alta temperatura para provocar una reacci\u00f3n qu\u00edmica que produce carburo de silicio; hoy en d\u00eda, esta t\u00e9cnica se ha convertido en la forma m\u00e1s utilizada para crear abrasivos, materiales metal\u00fargicos y refractarios de calidad industrial.<\/p>\n
La conductividad puede encontrarse en todas partes, desde metales como la plata y pl\u00e1sticos como el caucho y sus compuestos, la goma y la madera seca hasta los diamantes, pero su caracter\u00edstica distintiva sigue siendo el movimiento de los electrones. Los semiconductores utilizan sus electrones orbitales exteriores para la conductividad. El carburo de silicio tiene una conductividad el\u00e9ctrica excepcionalmente alta gracias a una estructura at\u00f3mica sin resistencia para que sus electrones de valencia resistan este flujo de electrones; en consecuencia, ofrece una conductividad el\u00e9ctrica extremadamente alta.<\/p>\n
El carburo de silicio (SiC) es un compuesto qu\u00edmico extremadamente robusto, formado por carbono y silicio, con estructura cristalina hexagonal y propiedades semiconductoras de amplio intervalo de bandas, conocido por su intervalo de bandas de 3,26 eV frente a los 1,67 eV del silicio. Como tal, el SiC es un conductor excepcional de la electricidad y, por tanto, un excelente conductor para la transmisi\u00f3n de electricidad.<\/p>\n
La resistencia del carburo de silicio a las altas temperaturas, los bajos niveles de radiaci\u00f3n y su capacidad para soportar entornos espaciales lo convierten en un material atractivo para su uso en diversas aplicaciones. Adem\u00e1s, sus propiedades aislantes permiten reducir el tama\u00f1o y el peso de los dispositivos electr\u00f3nicos al tiempo que aumentan su fiabilidad.<\/p>\n
La excelente conductividad el\u00e9ctrica del carburo de silicio protege los dispositivos de las influencias externas, aumentando su eficacia y protegi\u00e9ndolos al mismo tiempo de los da\u00f1os provocados por influencias externas. Adem\u00e1s, su capacidad para soportar altas tensiones lo convierte en una soluci\u00f3n excelente para aplicaciones de transmisi\u00f3n de energ\u00eda, como las l\u00edneas el\u00e9ctricas a\u00e9reas.<\/p>\n
El carburo de silicio puede fabricarse en varios polit\u00edpos con caracter\u00edsticas distintas. Tres de ellos, el 3C-SiC, el 4H-SiC y el 6H-SiC, se utilizan habitualmente en aplicaciones electr\u00f3nicas debido a su excelente movilidad de electrones y tolerancia a la temperatura; el 4H-SiC tiene una estructura cristalina c\u00fabica, mientras que el 3C-SiC presenta una formaci\u00f3n cristalina tetra\u00e9drica.<\/p>\n
Los polit\u00edpos de SiC comparten microestructuras internas similares, pero sus \u00e1tomos est\u00e1n colocados de forma distinta, lo que da lugar a propiedades el\u00e9ctricas diferentes. Esta diferencia se debe a las diferencias de coordinaci\u00f3n de los \u00e1tomos de carbono y silicio dentro de una red cristalina; este fen\u00f3meno se conoce como politipismo (para m\u00e1s informaci\u00f3n sobre la cristalograf\u00eda y el politipismo del SiC, v\u00e9ase Powell et al. 1993).<\/p>\n
La conductividad el\u00e9ctrica del carburo de silicio var\u00eda directamente con la longitud medida sobre y es inversamente proporcional al \u00e1rea de la secci\u00f3n transversal, midi\u00e9ndose en siemens por metro (S\/m). Para calcular la conductividad de cualquier muestra se necesitan mediciones de tensi\u00f3n, corriente, longitud y la ley de Ohm como gu\u00eda: VIR=IjR =IR\/R y S\/I<\/p>\n
El carburo de silicio, m\u00e1s com\u00fanmente conocido como carborundo, es una cer\u00e1mica no oxidada con propiedades f\u00edsicas \u00fanicas que lo hacen \u00fatil en entornos industriales que requieren una gran resistencia al calor y al choque t\u00e9rmico. Debido a su excepcional resistencia, dureza, estabilidad t\u00e9rmica y resistencia al desgaste, se utiliza desde hace mucho tiempo en productos como granos abrasivos, piezas resistentes al desgaste, refractarios y cer\u00e1micas; adem\u00e1s, ofrece numerosas ventajas sobre los semiconductores de silicio, como una mayor tensi\u00f3n de ruptura y una conductividad t\u00e9rmica superior.<\/p>\n
El SiC se define por su composici\u00f3n qu\u00edmica, que afecta a sus propiedades el\u00e9ctricas y t\u00e9rmicas. Al principio, el SiC act\u00faa como un aislante el\u00e9ctrico; sin embargo, con un dopaje cuidadoso (la introducci\u00f3n controlada de impurezas), se puede liberar su semiconductividad. El dopaje se emplea habitualmente en la producci\u00f3n de semiconductores, ya que permite la formaci\u00f3n de portadores de carga libres (electrones o huecos) que aumentan la conductividad del material.<\/p>\n
El carburo de silicio en estado puro tiene una densidad aproximada de 3 kg\/cm3. Su \u00edndice de calor espec\u00edfico de 750 J\/kg*K indica que se necesita una energ\u00eda considerable para elevar la temperatura un grado Kelvin, lo que convierte al carburo de silicio en un excelente candidato para su uso en entornos que requieren estabilidad t\u00e9rmica.<\/p>\n
La estructura reticular especial del carburo de silicio consiste en enlaces covalentes entre los \u00e1tomos de carbono tetra\u00e9dricos y los \u00e1tomos de silicio, creando un entramado muy compacto. Este empaquetamiento estrecho le confiere una resistencia, dureza, baja contracci\u00f3n por sinterizaci\u00f3n, inercia y expansi\u00f3n t\u00e9rmica excepcionales; adem\u00e1s, mejora la resistencia a la oxidaci\u00f3n gracias a su alta conductividad t\u00e9rmica y su mayor n\u00famero at\u00f3mico.<\/p>\n
La sinterizaci\u00f3n del carburo de silicio sigue un proceso similar al utilizado para el carburo de wolframio, utilizando gases de carbono y nitr\u00f3geno combinados en un horno para calentar desde abajo y desde arriba, produciendo una mezcla metaestable de carburo y s\u00edlice que luego se somete a presi\u00f3n y a un enfriamiento r\u00e1pido antes de convertirse en el producto final. Littelfuse fabrica matrices de carburo de silicio para su uso en diversos dispositivos electr\u00f3nicos que se benefician de su superior tensi\u00f3n de ruptura, menor resistencia por unidad de superficie y mayor capacidad para soportar altas temperaturas y tensiones.<\/p>\n
El carburo de silicio (a menudo abreviado como \u201cSiC\u201d) es un compuesto cristalino de silicio y carbono producido sint\u00e9ticamente con la f\u00f3rmula qu\u00edmica SiC. Como material cer\u00e1mico y semiconductor, las propiedades del carburo de silicio lo hacen adecuado para aplicaciones a altas tensiones y temperaturas, como muelas abrasivas y herramientas de corte que requieren gran abrasividad; su resistencia al desgaste tambi\u00e9n lo hace inestimable en entornos industriales, como revestimientos de hornos, piezas de desgaste de bombas y motores de cohetes y sustratos semiconductores para diodos emisores de luz (LED).<\/p>\n
El descubrimiento por Edward G. Acheson en 1893 de la moissanita, un mineral natural extremadamente raro, inspir\u00f3 un m\u00e9todo moderno para crear carburo de silicio utilizado en aplicaciones abrasivas, metal\u00fargicas y refractarias. Acheson ide\u00f3 un proceso para sintetizarlo utilizando arena de s\u00edlice reducida con carbono en un horno el\u00e9ctrico; \u00e9ste se convirti\u00f3 en el ejemplo pionero de lo que desde entonces se ha convertido en el m\u00e9todo predominante.<\/p>\n
La fabricaci\u00f3n de SiC consiste en mezclar arena de s\u00edlice pura con carbono en forma de coque en un horno de resistencia el\u00e9ctrica y hacer pasar una corriente el\u00e9ctrica a trav\u00e9s de su conductor para provocar una reacci\u00f3n qu\u00edmica entre el carbono del coque y el silicio de la arena que produce SiC. El proceso completo puede durar varios d\u00edas, pero normalmente se realiza de forma continua a una temperatura de 2.700 grados cent\u00edgrados.<\/p>\n
La conductividad t\u00e9rmica del carburo de silicio viene determinada tanto por su estructura reticular como por la concentraci\u00f3n de electrones, y se mejora a\u00f1adiendo boro, que disminuye la energ\u00eda reticular, y dop\u00e1ndolo con dopantes de tipo n o de tipo p para alterar la conductividad.<\/p>\n
El SiC posee excelentes caracter\u00edsticas el\u00e9ctricas incluso a temperaturas muy elevadas, incluida una mayor resistencia a la tensi\u00f3n que el silicio ordinario y un rendimiento superior al del nitruro de galio en sistemas que requieren componentes de alta tensi\u00f3n. Por ello, el SiC es ideal para aplicaciones de veh\u00edculos el\u00e9ctricos que requieren alta tensi\u00f3n.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Silicon carbide is a semiconductor material with properties between metals and insulators. The latter depends on factors like temperature and impurities present within its crystal structure; as for the former, electrical properties depend on these variables as well. Edward Goodrich Acheson first created SiC in 1891 while trying to produce artificial diamonds using an electric […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"site-sidebar-layout":"default","site-content-layout":"","ast-site-content-layout":"","site-content-style":"default","site-sidebar-style":"default","ast-global-header-display":"","ast-banner-title-visibility":"","ast-main-header-display":"","ast-hfb-above-header-display":"","ast-hfb-below-header-display":"","ast-hfb-mobile-header-display":"","site-post-title":"","ast-breadcrumbs-content":"","ast-featured-img":"","footer-sml-layout":"","theme-transparent-header-meta":"","adv-header-id-meta":"","stick-header-meta":"","header-above-stick-meta":"","header-main-stick-meta":"","header-below-stick-meta":"","astra-migrate-meta-layouts":"default","ast-page-background-enabled":"default","ast-page-background-meta":{"desktop":{"background-color":"var(--ast-global-color-4)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"tablet":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"mobile":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""}},"ast-content-background-meta":{"desktop":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"tablet":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"mobile":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""}},"footnotes":""},"categories":[64],"tags":[],"class_list":["post-506","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-knowledge"],"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/506","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=506"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/506\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":507,"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/506\/revisions\/507"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=506"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=506"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=506"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}