Silicio karbido apibrėžimas

Silicio karbidas (SiC) yra kristalinis silicio ir anglies junginys, dažniausiai naudojamas kaip abrazyvinė medžiaga, puslaidininkinė medžiaga ir dėl savo šiluminių bei mechaninių savybių. SiC taip pat yra puiki aukštos įtampos medžiaga, padedanti sumažinti dydį ir svorį, kai kalbama apie elektrinių transporto priemonių galios elektronikos sistemas.

Sintetinis moisanitas taip pat gali atsirasti natūraliai, kaip retas mineralas moisanitas. Tai kieta, patvari medžiaga, kurios kietumas pagal Moso skalę prilygsta deimanto kietumui.

Tai kristalinė medžiaga

Silicio karbidas (SiC) yra neoksidinė keraminė medžiaga, plačiai naudojama dilimui atspariose detalėse dėl savo kietumo, ugniai atspariose medžiagose ir keramikoje dėl šiluminės varžos, elektronikos prietaisuose dėl geresnių nei silicio charakteristikų aukštos įtampos aplinkoje, taip pat galios elektronikoje, kuri veikia esant aukštesnei įtampai ir greičiui. Kadangi SiC pasižymi platesniu juostos tarpu nei silicio analogai, jis taip pat gali būti naudojamas kaip puslaidininkinė medžiaga galios elektronikoje.

SiC yra labai kieta medžiaga, kurios anglies ir silicio atomai yra stipriai sujungti kovalentiniais ryšiais, todėl ji yra neįtikėtinai tvirta - pagal savo neįtikėtiną tvirtumą nusileidžia tik boro karbidui ir deimantui. Chemiškai inertiškas ir atsparus korozijai net kaitinamas druskos ar sieros rūgšties tirpaluose, SiC taip pat pasižymi išskirtiniu šilumos laidumu, todėl gali išlaikyti aplinkos temperatūrą, kad būtų galima jį ilgai saugoti.

SiC galima gaminti reaguojant Si atomams su anglimi fizinio nusodinimo iš garų reaktoriuje arba sukepinant grynus miltelius įprastais keramikos formavimo metodais. Pasirinktas formavimo būdas turi didelę įtaką galutinei mikrostruktūrai - reakcijos būdu surištas (a-SiC) ir sukepintas (4H-SiC) turi skirtingas fizikines savybes.

Jis yra abrazyvinis

Silicio karbidas yra kieta ir standi keraminė medžiaga, naudojama kaip efektyvus abrazyvas. Kadangi silicio karbidas yra kietesnis ir aštresnis už aliuminio oksidą, jis idealiai tinka kietoms medžiagoms, pavyzdžiui, spalvotiesiems metalams ir tam tikrai medienai, šlifuoti; be to, jis puikiai tinka šlapiojo poliravimo darbams.

Silicio dioksidas (SiO2) gaunamas reaguojant ir pirolizuojant silicio dioksido ir anglies mišinį elektrinėje krosnyje. Sukūrus šią medžiagą, ji būna įvairių atspalvių - juodos arba žalios spalvos, ją netgi galima legiruoti azotu arba boru, kad ji taptų puslaidininkiu.

Silicio karbido medžiagą dėl jos ilgaamžiškumo ir kitų savybių galima naudoti įvairiose pramonės šakose, ypač tose, kuriose reikia didelės ištvermės, pavyzdžiui, neperšaunamų liemenių keramikos plokštelėse. Be to, silicio karbidas pasižymi dideliu šiluminiu ir cheminiu atsparumu, taip pat mažu šiluminiu plėtimusi, palyginti su panašiomis abrazyvinėmis medžiagomis, pavyzdžiui, volframo karbidu ar deimantu.

Tai puslaidininkis

Silicio karbidas yra itin kieta medžiaga, kurios kietumas pagal Moso skalę įvertintas devyniais balais, t. y. tarp aliuminio oksido (9 balai) ir deimanto (10 balų). Be to, silicio karbidas pasižymi dideliu šiluminiu laidumu, mažais šiluminio plėtimosi rodikliais ir dideliu atsparumu šiluminiams smūgiams - dėl šių savybių jis tinka naudoti galios elektronikoje, pavyzdžiui, elektrinių transporto priemonių traukos keitikliuose - dėl plataus juostos tarpo jis gali efektyviau perduoti elektros energiją nei tradiciniai silicio įtaisai.

Silicio karbidas nuo moisanito skiriasi tuo, kad jį galima paversti keramika sukepinant jo grūdelius su įvairiais rišikliais aukštoje temperatūroje ir slėgyje, todėl nuo 1893 m. jis masiškai gaminamas kaip abrazyvas, kuris dažnai naudojamas didelio patvarumo reikalaujančiose srityse, pavyzdžiui, automobilių stabdžiuose ar sankabose, šviesos dioduose (LED) ir puslaidininkinės elektronikos prietaisų detektoriuose.

SiC gali būti įvairių polimorfų, turinčių skirtingas kristalines struktūras ir fizikines savybes. Elektronikos reikmėms paprastai pasirenkamas 4H-SiC politipas, kurio šešiakampė kristalinė struktūra primena vurcitą arba cinko blendę.

Tai aukštos temperatūros medžiaga

Silicio karbidas (SiC) yra nonooksidinė keraminė medžiaga, plačiai naudojama aukštatemperatūriams mechaniniams įrenginiams ir elektronikos, įskaitant puslaidininkius, gamyboje. SiC pasižymi itin aukšta lydymosi temperatūra ir mažu šiluminio plėtimosi koeficientu, be to, yra chemiškai inertiškas, o jo stiprumas, kietumas ir ilgaamžiškumas leidžia jį naudoti tokiose srityse kaip abrazyvinis smėliavimas, kuriam reikia didelio tempimo stiprio ugniai atsparių medžiagų, pavyzdžiui, katilų krosnių sienelių, šachtinių plytų muflių ir krosnių šliuzų bėgių.

Silicio karbidas (karborundas) yra kietas ir trapus mineralas, sudarytas iš silicio ir anglies tetraedrų, išsidėsčiusių tetraedriškai. Meteorituose ir kimberlitų telkiniuose jo randama tik nedideli kiekiai, o pramoniniam naudojimui SiC paprastai gaminamas sintetiniu būdu. Grynas SiC paprastai yra izoliatorius, tačiau gali būti legiruojamas, kad įgytų puslaidininkinių savybių, jį galima legiruoti priemaišomis, kad būtų galima kontroliuoti laidumą, poliškumą ir laidumą, todėl jis gali veikti kaip elektronų nešiklio įtaisas elektroninėse grandinėse, pavyzdžiui, p-n sandūros tranzistoriuose, Šotkio barjeriniuose dioduose ir MOSFET'uose.

Tai aukštos įtampos medžiaga

Silicio karbidas (SiC) yra itin patvari neoksidinė keramika, pasižyminti daugeliu pageidaujamų savybių. Be kita ko, SiC idealiai tinka aukštosios įtampos taikymams, įskaitant elektrinių transporto priemonių maitinimą; jo juostos tarpas yra platesnis nei daugumos silicio puslaidininkių, todėl jis geriau tinka aukštesnei įtampai.

Silicio karbidas (CNC) yra viena iš kiečiausių kada nors matytų medžiagų, todėl tiksliam pjovimui reikia deimantinių ašmenų. Be to, jo šiluminis laidumas didina efektyvumą ir kartu mažina akumuliatoriaus paketo dydį transporto priemonėje.

Šiuolaikinė silicio karbido gamyba apima gryno SiC sumalimą į miltelius, sumaišymą su neoksidinėmis sukepinimo medžiagomis ir sutankinimą temperatūroje ir slėgyje. Gaminant silicio plokšteles taip pat gali būti naudojamas cheminis nusodinimas iš garų; tam reikia daug energijos, įrangos ir žinių. Achesono pradinis procesas ir šiandien yra sintetinio silicio karbido gamybos standartas.

Tai yra aukštos kokybės medžiaga

Silicio karbidas yra inertiška keramika, pasižyminti daugybe naudingų savybių, dėl kurių ji labai paklausi pramonėje - nuo automobilių stabdžių ir sankabų iki neperšaunamų liemenių. Silicio karbidas pasižymi ypatingu atsparumu aukštai temperatūrai, abrazyvinėms sąlygoms, mažais šiluminio plėtimosi rodikliais, taip pat yra labai atsparus korozijai. Silicio karbido universalumas per visą jo istoriją parodė daugybę pramoninių panaudojimo būdų, įskaitant stabdžių trinkeles ir neperšaunamas liemenes.

Gaminant kvarcinio smėlio ir anglies mišinį plytinėje elektrinio pasipriešinimo tipo krosnyje, naudojant elektros srovę, gaunamas kvarcinio karbido karbidas. Pagaminus galima gauti ryškiai žalius kristalus, panašius į deimantą, kuriuos vėliau galima išgryninti ir gauti puslaidininkinį silicio karbidą.

Silicio karbido puslaidininkiai pasižymi didesnėmis dažnių juostomis nei silicio puslaidininkiai, todėl elektronika gali veikti aukštesnėmis įtampomis ir dažniais nesumažinant patikimumo - dėl šios savybės jie tapo populiariu pasirinkimu didelės galios prietaisams, pavyzdžiui, elektrinių transporto priemonių galios elektronikai, roverių ir kosminių zondų prietaisams.