Hva brukes silisiumkarbid til?

Silisiumkarbid (SiC) er mye brukt i ulike bransjer på grunn av de allsidige egenskapene som gjør det spesielt fordelaktig i høyspennings halvlederkomponenter, som for eksempel i omformere til elektriske kjøretøy.

Keramiske materialer som dette ildfaste og keramiske materialet er motstandsdyktige mot høy varme og termisk sjokk, har utmerket mekanisk styrke og en svært lav ekspansjonshastighet.

Slipende

Silisiumkarbid er et hardt og seigt materiale som er mye brukt i ulike industrielle prosesser på grunn av dets stabile kjemiske egenskaper, høye varmeledningsevne, lave ekspansjonskoeffisient og slitestyrke. Silisiumkarbid kan produseres til ulike slipeprodukter, inkludert slipeskiver, sandpapir, slipebånd, oljesteiner, slipeblokker og slipehoder for kutting av metaller, keramikk, glass og ikke-jernholdige materialer - samt brukes i sandblåsing for å fjerne maling, rust eller andre overflateforurensninger fra forurensede overflater.

Slipende silisiumkarbid er et stadig mer populært valg i moderne lapidarium på grunn av sin holdbarhet og rimelige pris. Det finnes i ulike kornstørrelser for å dekke behovene ved steinsliping og polering. Elektronikkfirmaer bruker det også til å produsere skjøtefilmer som sikrer at fiberoptiske tråder av høy kvalitet poleres til ønsket glatthet før de settes sammen.

Svart silisiumkarbid (også kjent som tetragonal SiC eller 3C-SiC) er et halvsmuldrende slipemiddel med middels tetthet som har god korrosjonsbestandighet, men mindre syrebestandighet enn sintret silisiumkarbid. Svart silisiumkarbid er utviklet som et forglasset eller harpiksbundet prosessprodukt og har utmerket korrosjonsbestandighet, men mindre motstand mot syrer enn sintret SiC.

Ildfast

Silisiumkarbid er et ekstremt slitesterkt ildfast materiale som ofte brukes i ovner og andre industrielle omgivelser. Silisiumkarbid tåler temperaturer opp til 982 °C (1800 °F), motstår syrer, baser og andre korrosive kjemikalier og har utmerket varmeledningsevne og styrkeegenskaper; silisiumkarbid gir pålitelig beskyttelse mot ekstreme forhold.

Motstandsovnssmelting produserer høykvalitetsstål fra råmaterialer som kvartssand, petroleumskoks og treflis, som deretter raffineres ytterligere via kjemisk prosessering for å produsere ulike kvaliteter med forskjellige partikkelstørrelser og egenskaper for ulike bruksområder. Både stålproduksjon og keramikkproduksjon drar stor nytte av å bruke stålskrap til å lage stålblokker. I tillegg gjør allsidigheten det nyttig i isolasjons- og foringsformål, for eksempel til foring av ovner, smeltedigler, muffler og kammerfronter.

Karborundum er en hard, krystallinsk forbindelse av silisium og karbon med den kjemiske formelen SiC, som ofte kalles karborundum. Karborundum finnes naturlig som moissanitt i svært begrensede mengder, men produseres oftest syntetisk for bruk som slipepulver og til produksjon av edelstener. Karborundum brukes i stor utstrekning som slipepulver i produkter som slipeskiver, skjæreverktøy og sandpapir. Karborundum brukes også i ildfaste steiner som brukes i ovner, samt i avanserte elektroniske applikasjoner som krever høy temperatur/spenning, for eksempel lysdioder (LED) til tidlige radiomottakere.

Halvleder

Silisiumkarbid har lenge vært brukt i slipemidler og ildfaste materialer, men de elektriske egenskapene blir stadig mer bemerkelsesverdige. Silisiumkarbidets unike motstand mot høye temperaturer, spenninger og ekstreme forhold gjør det til et uvurderlig erstatningsmateriale for halvledermaterialer som galliumnitrid eller til og med vanlig silisium i kraftelektronikkapplikasjoner.

Silisiumkarbid til halvlederapplikasjoner skiller seg vesentlig fra slipe- og ildfaste materialer ved at det produseres ved hjelp av sintret materiale i stedet for pulverblanding med bindemiddel. Edward Goodrich Acheson oppfant denne moderne produksjonsmetoden allerede i 1891: Silikasand blandet med karbon (i form av malt koks) varmes opp til det danner et solid stykke i en elektrisk motstandsovn, inntil sintring skjer.

Det resulterende materialet er slitesterkt, motstandsdyktig mot korrosjon og lett å forme til ulike bruksområder ved gjentatt sintring. Doping kan endre de elektriske egenskapene, og det er vanlig å tilsette elementer som bor og aluminium for en n-type halvleder og beryllium og gallium som p-type halvledere.

EAG Laboratories har lang erfaring med å analysere silisiumkarbid ved hjelp av både bulk- og romlig oppløste analyseteknikker for å forstå dets elektriske egenskaper.

Elektronikk

Silisiumkarbid, ofte kalt karborundum /krbrndm/, er en usedvanlig hard, syntetisk krystallinsk forbindelse av silisium og karbon med formelen SiC. Selv om det finnes naturlig i form av moissanittmineralforekomster, begynte man etter 1893 å masseprodusere silisiumkarbidpulver til bruk som slipemiddel og i harde keramiske applikasjoner som slipeskiver og skuddsikre vestplater.

I det siste har silisium fått stor utbredelse som halvleder i elektroniske enheter, særlig i kraftelektronikk. På grunn av sine unike fysiske og elektriske egenskaper er silisium et utmerket materialvalg for enheter som opererer ved høyere temperaturer eller spenninger.

Silisiumkarbid skiller seg ut fra de fleste industrielle forbindelser ved at det fungerer som en elektrisk isolator inntil det dopes med urenheter som endrer båndgapet, for eksempel aluminium- og bordoping for halvledere av P-typen og fosfor- og nitrogendoping for halvledere av N-typen.

Produsentene utvikler kubisk silisiumkarbid ved hjelp av ulike prosesser, blant annet inneslutningskontrollerte sublimeringsteknikker som kjemisk dampavsetning. I denne metoden kommer en blanding av gasser inn i et vakuummiljø der de reagerer og til slutt avsettes på substratet. Kjemisk dampavsetning brukes ofte som en del av karbonbaserte halvledersynteseprosesser. Kjemisk dampavsetning gir også grafen, men inneslutningskontrollert sublimering gir grafenmateriale av overlegen kvalitet, noe som gjør denne metoden vanskelig å arbeide med, og den kan derfor ikke skaleres opp til storskalaproduksjon.