{"id":546,"date":"2024-07-10T12:24:29","date_gmt":"2024-07-10T04:24:29","guid":{"rendered":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/?p=546"},"modified":"2024-07-10T12:24:29","modified_gmt":"2024-07-10T04:24:29","slug":"compuesto-de-carburo-de-silicio-para-electronica-de-potencia","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/es\/compuesto-de-carburo-de-silicio-para-electronica-de-potencia\/","title":{"rendered":"Compuesto de carburo de silicio para electr\u00f3nica de potencia"},"content":{"rendered":"<p>El carburo de silicio (SiC) cuenta con propiedades excepcionales que lo hacen muy deseado en muchas aplicaciones, desde la electr\u00f3nica de potencia en veh\u00edculos el\u00e9ctricos hasta la electr\u00f3nica de semiconductores en general. Las propiedades de semiconductor de banda prohibida ancha del SiC ofrecen una menor resistencia a temperaturas m\u00e1s altas para sistemas de conversi\u00f3n de potencia m\u00e1s peque\u00f1os y r\u00e1pidos con mayor eficiencia energ\u00e9tica.<\/p>\n<p>El SiC se encuentra de forma natural en cantidades \u00ednfimas en meteoritos, corind\u00f3n y dep\u00f3sitos de kimberlita; sin embargo, la mayor parte de la producci\u00f3n comercial de carburo de silicio se realiza sint\u00e9ticamente.<\/p>\n<h2>Propiedades f\u00edsicas<\/h2>\n<p>El carburo de silicio (SiC) es un compuesto cer\u00e1mico excepcionalmente fuerte y duro, con una dureza Mohs cercana a la del diamante, que ofrece una excelente conductividad t\u00e9rmica y el\u00e9ctrica, un punto de fusi\u00f3n extremadamente alto, resistencia a la corrosi\u00f3n y a la dilataci\u00f3n t\u00e9rmica, propiedades que lo hacen adecuado para aplicaciones de ingenier\u00eda de alto rendimiento como cojinetes de bombas, v\u00e1lvulas, inyectores de chorro de arena o matrices de extrusi\u00f3n. Como conductor el\u00e9ctrico y material semiconductor, tambi\u00e9n presenta excelentes propiedades de resistencia; la resistencia del SiC es 10 veces superior a la del silicio (Si), as\u00ed como la resistencia a la tensi\u00f3n.<\/p>\n<p>El SiC es un material muy compacto formado por \u00e1tomos de carbono y silicio unidos covalentemente en estructuras tetra\u00e9dricas mediante enlaces covalentes, unidos en sus esquinas mediante enlaces covalentes para formar poliedros que se apilan en estructuras polares denominadas poliedros, cuyas estructuras cristalinas determinan sus propiedades f\u00edsicas; el SiC es insoluble en agua pero soluble en \u00e1lcalis como NaOH o KOH, as\u00ed como en hierro.<\/p>\n<p>Los materiales de estado s\u00f3lido ofrecen excelentes propiedades el\u00e9ctricas y pueden convertirse en conductores o aislantes en funci\u00f3n de la anchura de su banda prohibida; los electrones se mueven f\u00e1cilmente entre las bandas de valencia y conducci\u00f3n gracias a esta amplia banda prohibida; en comparaci\u00f3n, los aislantes suelen tener bandas prohibidas muy grandes que requieren cantidades considerables de energ\u00eda para que los electrones salten la banda prohibida y pasen a las bandas de conducci\u00f3n.<\/p>\n<p>El SiC destaca por su amplio bandgap, que le permite soportar temperaturas muy elevadas sin fundirse, lo que lo hace perfecto para hornos industriales o motores de cohetes. Adem\u00e1s, la resistencia a la radiaci\u00f3n del SiC le permite absorber y retener energ\u00eda t\u00e9rmica durante largos periodos.<\/p>\n<p>Como tal, el SiC es un material ideal para la tecnolog\u00eda espacial por su resistencia a temperaturas extremas y a la exposici\u00f3n a la radiaci\u00f3n. Por ejemplo, la primera exploraci\u00f3n europea de Mercurio, BepiColombo, utiliza diodos de bloqueo de SiC desarrollados por Alter Technology -especialista en electr\u00f3nica dedicada a entornos espaciales- como parte de su misi\u00f3n bepiColombo; estos diodos aumentan la eficiencia de los inversores para veh\u00edculos el\u00e9ctricos mejorando la autonom\u00eda. Adem\u00e1s, las excelentes propiedades el\u00e9ctricas del SiC tambi\u00e9n permiten que los inversores de los veh\u00edculos el\u00e9ctricos aumenten significativamente la autonom\u00eda de conducci\u00f3n<\/p>\n<h2>Propiedades qu\u00edmicas<\/h2>\n<p>El carburo de silicio (SiC) es un material cer\u00e1mico no oxidado con muchas propiedades qu\u00edmicas y f\u00edsicas deseables, como la resistencia al calor, la abrasi\u00f3n, la corrosi\u00f3n y la densidad. Al tratarse de un material denso con un punto de fusi\u00f3n elevado, es ideal para aplicaciones a altas temperaturas; adem\u00e1s, su coste es muy inferior al de otros materiales cer\u00e1micos; su conformabilidad permite obtener diversas formas en distintos grados, incluidas las variantes alfa (a-SiC) y beta de los polimorfos del SiC, que han irrumpido recientemente en el mercado; la variante alfa es la m\u00e1s utilizada; sin embargo, su variante beta ha conseguido recientemente una importante cuota de mercado a medida que aumenta su uso comercial; las formas a-SiC siguen dominando el mercado.<\/p>\n<p>El SiC es un material muy vers\u00e1til que se utiliza en aplicaciones tan diversas como abrasivos y herramientas de corte, materiales estructurales (chalecos antibalas y discos de freno de autom\u00f3viles), ladrillos refractarios, pararrayos y espejos de telescopios astron\u00f3micos. Adem\u00e1s, la amplia banda prohibida del SiC permite a los electrones pasar m\u00e1s libremente de sus bandas de valencia a sus bandas de conducci\u00f3n, lo que da lugar a campos el\u00e9ctricos de conmutaci\u00f3n m\u00e1s elevados, con tasas de conversi\u00f3n de potencia m\u00e1s r\u00e1pidas y una mayor eficiencia energ\u00e9tica.<\/p>\n<p>Debido a las distintas disposiciones de los \u00e1tomos de carbono y silicio en su estructura cristalina, cada polipo de SiC presenta sus propias caracter\u00edsticas el\u00e9ctricas. Si bien todo el SiC act\u00faa como aislante a temperatura ambiente, con el dopaje adecuado puede convertirse en un semiconductor de tipo p o de tipo n.<\/p>\n<p>La resistencia del carburo de silicio a las altas temperaturas y tensiones lo convierte en un material indispensable en la producci\u00f3n de dispositivos electr\u00f3nicos semiconductores, pero tambi\u00e9n ha encontrado aplicaci\u00f3n en aplicaciones como los termopares de horno y los reactores de lecho fluidizado.<\/p>\n<p>El carburo de silicio se produce de forma natural como la piedra preciosa moissanita; sin embargo, desde 1893 se produce en masa tanto en forma de polvo como de cristales para su uso como abrasivo. El carburo de silicio tambi\u00e9n puede fundirse para producir cer\u00e1micas muy duraderas que se utilizan en aplicaciones que requieren una gran resistencia, como frenos de autom\u00f3viles, embragues y chalecos antibalas.<\/p>\n<h2>Propiedades mec\u00e1nicas<\/h2>\n<p>El carburo de silicio (SiC) es un material semiconductor avanzado compuesto de carbono (C) y silicio (Si), que constituye un material semiconductor compuesto s\u00f3lido con excelentes propiedades mec\u00e1nicas y estabilidad t\u00e9rmica, qu\u00edmica y mec\u00e1nica. Las estructuras polim\u00f3rficas del SiC presentan diferentes caracter\u00edsticas f\u00edsicas; el 4H-SiC es uno de esos poliotipos que ofrece bajas p\u00e9rdidas internas sin dejar de ofrecer caracter\u00edsticas din\u00e1micas adecuadas para entornos de alta temperatura.<\/p>\n<p>El SiC se distingue por una estructura tetra\u00e9drica compuesta por \u00e1tomos de silicio y carbono unidos por fuertes enlaces covalentes dentro de su red cristalina, lo que le confiere su dureza, resistencia y durabilidad. El SiC es una de las sustancias m\u00e1s duras conocidas (m\u00e1s incluso que la moissanita y el diamante). El SiC puede transformarse f\u00e1cilmente en varios productos mediante diversos procesos y se utiliza ampliamente en la lapidaria moderna. Adem\u00e1s, el SiC sirve como abrasivo en muchas industrias de mecanizado, como el rectificado, el corte por chorro de agua y las operaciones de chorro de arena.<\/p>\n<p>Los materiales cer\u00e1micos refractarios como la pirita tienen una excelente estabilidad a la corrosi\u00f3n y a las altas temperaturas, lo que los hace adecuados para su uso en ladrillos refractarios y otras aplicaciones cer\u00e1micas refractarias como los ladrillos refractarios. Con altos puntos de fusi\u00f3n de m\u00e1s de 2000degC, la cer\u00e1mica refractaria ofrece una buena resistencia a la oxidaci\u00f3n y a la descomposici\u00f3n a temperaturas elevadas, lo que la convierte en un material \u00fatil.<\/p>\n<p>Ideal para su uso en entornos extremos, como entornos de vidrio fundido y hornos, y aplicaciones que funcionan a temperaturas muy altas, como la generaci\u00f3n de energ\u00eda o la electr\u00f3nica, este material tambi\u00e9n cuenta con un m\u00f3dulo de Young extremadamente alto que le permite soportar cargas de compresi\u00f3n con gran resistencia.<\/p>\n<p>A diferencia de muchos materiales cer\u00e1micos, el SiC no absorbe la humedad, lo que lo convierte en un material excelente para aplicaciones estructurales (chalecos antibalas y frenos de coches) y en astronom\u00eda (los espejos de los telescopios se fabrican con SiC). Adem\u00e1s, el proceso Lely permite fabricar monocristales para aplicaciones electr\u00f3nicas avanzadas, que luego se cortan en obleas y se transforman en dispositivos de estado s\u00f3lido.<\/p>\n<h2>Propiedades el\u00e9ctricas<\/h2>\n<p>La pureza qu\u00edmica del carburo de silicio, su resistencia a altas temperaturas y sus propiedades de conducci\u00f3n el\u00e9ctrica lo convierten en una elecci\u00f3n popular como soporte de bandejas de obleas y paletas en hornos de semiconductores. Adem\u00e1s, el carburo de silicio tiene muchos usos, como elementos calefactores resistivos en hornos el\u00e9ctricos, as\u00ed como componentes de resistencias variables en temperatura (termistores) y resistencias variables en tensi\u00f3n (varistores). Adem\u00e1s, la naturaleza robusta del carburo de silicio tambi\u00e9n lo hace adecuado para entornos dif\u00edciles como fundiciones, l\u00edneas de producci\u00f3n metal\u00fargica, instalaciones de fabricaci\u00f3n de moldes, revestimientos de moldes y revestimientos de canaletas, entre otros.<\/p>\n<p>El carburo de silicio es un polvo negro-gris\u00e1ceo a verde o un material s\u00f3lido gris insoluble en agua, alcohol y \u00e1cidos. Con una densidad espec\u00edfica de 3,21 g\/cm3, el carburo de silicio es m\u00e1s denso que la cer\u00e1mica com\u00fan, pero menos denso que algunos metales.<\/p>\n<p>El litio tiene un punto de fusi\u00f3n de 3.200 \u00baC y un punto de ebullici\u00f3n de 1.650 \u00baC. Es un material inerte, duro y quebradizo con una excelente conductividad t\u00e9rmica que resiste los golpes y los da\u00f1os por impacto, mecanizado mediante m\u00e9todos convencionales como el esmerilado, el bru\u00f1ido, el aserrado y el corte por chorro de agua; lo que lo convierte en un componente integral en la lapidaria moderna que utiliza su dureza para cortar piedras preciosas. Adem\u00e1s, el litio desempe\u00f1a un papel esencial en la creaci\u00f3n de crisoles para aplicaciones de alta temperatura, como los fabricados con aleaci\u00f3n de carburo de wolframio.<\/p>\n<p>Los conductores permiten que la electricidad fluya continuamente; los semiconductores s\u00f3lo muestran propiedades semiconductoras cuando son estimulados por corrientes el\u00e9ctricas o campos electromagn\u00e9ticos. Por lo general, el SiC es un aislante; sin embargo, cuando se dopa con dopantes de f\u00f3sforo, nitr\u00f3geno, boro o aluminio, sus propiedades semiconductoras cobran vida y exhibe conductividad. Con una banda prohibida tres veces m\u00e1s ancha que la de los semiconductores de silicio t\u00edpicos, el SiC puede manejar voltajes y frecuencias m\u00e1s altos con facilidad.<\/p>\n<p>Mientras que la moissanita natural es rara en la Tierra, la mayor parte del carburo de silicio comercializado es sint\u00e9tico. El carburo de silicio se encuentra con m\u00e1s frecuencia en el espacio exterior como parte del polvo estelar que cae de las estrellas ricas en carbono que aqu\u00ed en la Tierra; adem\u00e1s, suele estar presente en los yacimientos de kimberlita utilizados para extraer diamantes.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Silicon Carbide (SiC) boasts exceptional properties that make it highly desired in many applications, from power electronics in electric vehicles to semiconductor electronics in general. SiC&#8217;s wide bandgap semiconductor properties boast lower resistance at higher temperatures for smaller and faster power conversion systems with greater energy efficiency. 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