Definição de carbeto de silício

O carbeto de silício (SiC) é um composto cristalino formado por silício e carbono que é comumente usado como material abrasivo, material semicondutor e por suas propriedades térmicas e mecânicas. O SiC também é um excelente material de alta tensão que ajuda a reduzir o tamanho e o peso dos sistemas eletrônicos de potência de veículos elétricos.

A moissanita sintética também pode ocorrer naturalmente na forma do raro mineral moissanita. Um material duro e durável com uma classificação de 8-9 Mohs que se aproxima da dureza do diamante.

É um material cristalino

O carbeto de silício (SiC) é um material cerâmico não óxido amplamente utilizado em peças resistentes ao desgaste devido à sua dureza, em refratários e cerâmicas devido à resistência térmica, em dispositivos eletrônicos devido ao desempenho superior ao do silício em ambientes de alta tensão, bem como em eletrônicos de potência que operam em tensões e velocidades mais altas. Como apresenta um intervalo de banda mais amplo do que seus equivalentes de silício, o SiC também pode ser encontrado como material semicondutor em aplicações de eletrônica de potência.

O SiC é um material extremamente duro com fortes ligações covalentes entre seus átomos de carbono e silício, o que lhe confere uma resistência incrível, perdendo apenas para o carbeto de boro e o diamante em termos de resistência. Quimicamente inerte e resistente à corrosão, mesmo quando aquecido em soluções de ácido clorídrico ou sulfúrico, o SiC também apresenta excepcional condutividade térmica, o que lhe permite manter a temperatura ambiente para fins de armazenamento de longo prazo.

O SiC pode ser produzido pela reação de átomos de Si com carbono em um reator de deposição física de vapor ou pela sinterização de pó puro usando métodos convencionais de formação de cerâmica. A escolha do método de formação tem grande impacto em sua microestrutura final, sendo que as variedades ligadas por reação (a-SiC) e sinterizadas (4H-SiC) têm propriedades físicas diferentes.

É abrasivo

O carbeto de silício é uma substância cerâmica dura e rígida usada como um abrasivo eficaz. Por ser mais duro e mais afiado do que o óxido de alumínio, o carbeto de silício é a escolha ideal para lixar materiais duros, como metais não ferrosos e certas madeiras; além disso, funciona bem em aplicações de polimento úmido.

O dióxido de silício (SiO2) é criado pela reação e pirólise de uma mistura de sílica e carbono em um forno elétrico. Uma vez criado, esse material vem em vários tons de preto ou verde e pode até ser dopado com nitrogênio ou boro para transformar seu comportamento no de um semicondutor.

O material de carbeto de silício pode ser utilizado por vários setores devido à sua durabilidade e outras qualidades, especialmente em aplicações que exigem alta resistência, como placas de cerâmica para coletes à prova de balas. Além disso, o carbeto de silício apresenta alta resistência térmica e química, bem como baixa expansão térmica em comparação com abrasivos semelhantes, como o carbeto de tungstênio ou o diamante.

É um semicondutor

O carbeto de silício é um material excepcionalmente duro, com uma classificação de dureza de nove na escala Mohs, o que o coloca entre a alumina, com nove, e o diamante, com 10. Além disso, o carbeto de silício apresenta alta condutividade térmica, baixas taxas de expansão térmica e grande resistência a choques térmicos - características que o tornam adequado para a eletrônica de potência, como os inversores usados nos inversores de tração de veículos elétricos - seu amplo bandgap permite que ele transfira energia elétrica com mais eficiência do que os dispositivos tradicionais de silício.

O carbeto de silício difere da moissanita porque pode ser transformado em cerâmica por meio da sinterização de seus grãos com vários binários sob altas temperaturas e pressão, permitindo a produção em massa como abrasivo desde 1893, frequentemente usado em aplicações que exigem alta durabilidade, como freios ou embreagens de automóveis, diodos emissores de luz (LEDs) e detectores em dispositivos eletrônicos semicondutores.

O SiC pode ser encontrado em vários polimorfos com estruturas cristalinas e propriedades físicas distintas. As aplicações eletrônicas geralmente favorecem o polimorfo 4H-SiC, com sua estrutura cristalina hexagonal semelhante à Wurtzita ou à blenda de zinco.

É um material de alta temperatura

O carbeto de silício (SiC) é um material cerâmico não oxidado amplamente utilizado em aplicações mecânicas de alta temperatura e na fabricação de produtos eletrônicos, inclusive semicondutores. O SiC apresenta um ponto de fusão extremamente alto com baixo coeficiente de expansão térmica, além de ser quimicamente inerte, e sua resistência, dureza e durabilidade o tornam útil em aplicações como jateamento abrasivo, que exige refratários de alta resistência à tração, como paredes de fornos de caldeiras, muflas de tijolos xadrez e trilhos de deslizamento de fornos.

O carbeto de silício (carborundum) é um mineral duro e quebradiço composto de tetraedros de silício e carbono dispostos em forma de tetraedro. Encontrado apenas em quantidades residuais em meteoritos e depósitos de kimberlitos, o SiC é geralmente produzido sinteticamente para uso industrial. O SiC é normalmente um isolante em seu estado puro, mas pode ser dopado para exibir propriedades semicondutoras por meio da dopagem com impurezas para controlar a condutividade, a polaridade e a condutividade, permitindo que ele atue como dispositivo portador de elétrons em circuitos eletrônicos, como transistores de junção p-n, diodos de barreira Schottky e MOSFETs.

É um material de alta tensão

O carbeto de silício (SiC) é uma cerâmica não óxida extremamente durável com várias propriedades desejáveis. Entre elas, o SiC é ideal para aplicações de alta tensão, incluindo a alimentação de veículos elétricos; seu bandgap é mais amplo do que a maioria dos semicondutores de silício, o que o torna mais adequado para tensões mais altas.

O carbeto de silício (CNC) é um dos materiais mais duros já vistos, exigindo lâminas com ponta de diamante para cortes precisos. Além disso, sua condutividade térmica aumenta a eficiência e diminui o tamanho da bateria em um veículo.

A produção moderna de carbeto de silício envolve a moagem de SiC puro em forma de pó, a mistura com auxiliares de sinterização sem óxido e a compactação a temperatura e pressão. A deposição de vapor químico também pode ser empregada como parte da fabricação de pastilhas de silício; isso requer grandes quantidades de energia, equipamentos e conhecimento. O processo original de Acheson continua sendo o padrão atual para a fabricação de carbeto de silício sintético.

É um material de alto desempenho

O carbeto de silício é uma cerâmica inerte com inúmeras propriedades benéficas que o tornam muito procurado em ambientes industriais, desde freios e embreagens automotivas até coletes à prova de balas. O carbeto de silício oferece resistência superior a altas temperaturas, condições abrasivas, baixas taxas de expansão térmica, além de ser altamente resistente à corrosão. A versatilidade do carbeto de silício tem sido utilizada em muitos usos industriais ao longo de sua história, incluindo pastilhas de freio e coletes à prova de balas.

O carbeto de sílica pode ser produzido por meio do aquecimento de uma mistura de areia de sílica e carbono em um forno de tijolos do tipo resistência elétrica usando corrente elétrica. Uma vez produzido, podem ser criados cristais verdes brilhantes que se assemelham ao diamante e que podem ser purificados para produzir carbeto de silício de grau semicondutor.

Os semicondutores de carbeto de silício apresentam bandgaps maiores do que seus equivalentes de silício, permitindo que os componentes eletrônicos operem em tensões e frequências mais altas sem comprometer a confiabilidade - um atributo que os tornou uma escolha popular em aplicações de alta potência, como eletrônica de potência para veículos elétricos e instrumentos em rovers e sondas espaciais.