La ce se folosește carbura de siliciu?

Carbura de siliciu (SiC) este utilizată pe scară largă în toate industriile datorită proprietăților sale versatile care o fac deosebit de benefică în dispozitivele semiconductoare de putere de înaltă tensiune, cum ar fi cele găsite în invertoarele de tracțiune ale vehiculelor electrice.

Materialele ceramice, cum ar fi acest material refractar și ceramic, se mândresc cu rezistența la căldură ridicată și șocuri termice, au o rezistență mecanică excelentă și o rată de expansiune foarte scăzută.

Abraziv

Carbura de siliciu este un material dur și rezistent utilizat pe scară largă în diverse procese industriale datorită proprietăților sale chimice stabile, conductivității termice ridicate, coeficientului scăzut de dilatare și rezistenței la uzură. Carbura de siliciu poate fi fabricată în diverse produse abrazive, inclusiv roți de șlefuit, hârtie abrazivă, benzi abrazive, pietre de ulei, blocuri abrazive și capete de șlefuit pentru a tăia metale, ceramică, sticlă și materiale neferoase - precum și utilizată în sablare pentru a îndepărta vopseaua, rugina sau orice contaminanți de suprafață de pe suprafețe contaminate.

Carbura de siliciu abrazivă este o alegere din ce în ce mai populară în lapidăria modernă datorită durabilității și accesibilității sale. Disponibil în diferite granulații pentru a satisface nevoile aplicațiilor de tăiere sau lustruire a pietrei. Companiile electronice îl utilizează, de asemenea, pentru a produce folii de îmbinare care asigură că firele de fibră optică de înaltă calitate sunt lustruite la netezimea necesară înainte de a le uni.

Carbura de siliciu neagră (cunoscută uneori sub denumirea de SiC tetragonal sau 3C-SiC) este un abraziv semi-friabil cu densitate medie, care are o bună rezistență la coroziune, dar mai puțină rezistență la acizi decât carbura de siliciu sinterizată. Concepută ca un produs de proces vitrificat sau lipit cu rășină, carbura de siliciu neagră oferă o rezistență excelentă la coroziune, dar mai puțină rezistență la acizi decât SiC sinterizat.

Refractar

Carbura de siliciu este un material refractar extrem de durabil, adesea utilizat în cuptoare, furnale și alte medii industriale. Rezistând la temperaturi de până la 982 °C (1 800 °F), la acizi, alcalii și alte substanțe chimice corozive și având proprietăți excelente de conductivitate termică și rezistență; carbura de siliciu oferă protecție fiabilă împotriva condițiilor extreme.

Topirea în cuptoare cu rezistență produce oțel de înaltă calitate din materii prime precum nisipul de cuarț, cocsul de petrol și așchiile de lemn, care este apoi rafinat în continuare prin procesare chimică pentru a produce diverse calități cu diferite dimensiuni ale particulelor și proprietăți pentru diverse utilizări. Aplicațiile de fabricare a oțelului, precum și producția de ceramică beneficiază în mare măsură de utilizarea deșeurilor de oțelărie pentru fabricarea lingourilor de oțel; în plus, versatilitatea acestora le face utile în aplicații de izolare și căptușire, cum ar fi cuptoarele, creuzetele, muflele, fronturile camerelor, precum și în aplicații de căptușire.

Carborundul este un compus dur, cristalin, din siliciu și carbon, cu formula chimică SiC, cunoscut sub denumirea de carborundum. Deși se găsește în mod natural ca moissanite în cantități foarte limitate, cel mai adesea este produs sintetic pentru a fi utilizat ca pudră abrazivă și pentru producția de pietre prețioase. Carborundul este utilizat pe scară largă ca pulbere abrazivă în produse precum roțile de șlefuit, uneltele de tăiere și șmirghelul; producția sa furnizează, de asemenea, cărămizi refractare utilizate în cuptoare și furnale, precum și în aplicații electronice avansate care necesită temperaturi și tensiuni ridicate, cum ar fi diodele emițătoare de lumină (LED) pentru primele receptoare radio.

Semiconductor

Carbura de siliciu a fost utilizată mult timp în materiale abrazive și refractare, însă proprietățile sale electrice devin din ce în ce mai remarcabile. Rezistența unică a carburii de siliciu la temperaturi ridicate, tensiuni și condiții extreme o transformă într-un material de înlocuire neprețuit pentru materialele semiconductoare precum nitrurile de galiu sau chiar siliciul obișnuit în aplicațiile electronice de putere.

Carbura de siliciu pentru aplicații semiconductoare diferă semnificativ de verii săi abrazivi și refractari prin faptul că producția sa are loc prin producția de material sinterizat, mai degrabă decât prin amestecarea pulberilor cu liant. Edward Goodrich Acheson a inventat această metodă modernă de fabricație în 1891: Nisipul de siliciu amestecat cu carbon (sub formă de cocs măcinat) este încălzit până când formează o singură bucată solidă într-un cuptor cu rezistență electrică până când are loc sinterizarea.

Materialul rezultat este durabil, rezistent la coroziune și ușor de modelat în forme pentru diferite aplicații prin sinterizarea sa repetată. Doparea îi poate modifica caracteristicile electrice; în mod obișnuit se adaugă elemente precum borul și aluminiul pentru un semiconductor de tip n și beriliu și galiu ca semiconductori de tip p.

Laboratoarele EAG au o vastă experiență în analizarea carburii de siliciu, utilizând atât tehnici de analiză în masă, cât și tehnici de analiză cu rezoluție spațială, pentru a înțelege caracteristicile sale electrice.

Electronică

Carbura de siliciu, denumită mai frecvent carborundum /krbrndm/, este un compus cristalin sintetic extraordinar de dur, din siliciu și carbon, cu formula SiC. Deși se găsește în mod natural sub formă de depozite minerale de moissanit, producția de pudră de carbură de siliciu a început în masă după 1893 pentru a fi utilizată ca abraziv și în aplicații ceramice dure, cum ar fi discurile de șlefuit și plăcile de veste antiglonț.

Recent, siliciul a găsit aplicații pe scară largă ca dispozitiv electronic semiconductor, în special în electronica de putere. Datorită proprietăților sale fizice și electrice unice, siliciul reprezintă o alegere excelentă de material pentru dispozitivele care funcționează la temperaturi sau tensiuni ridicate.

Carbura de siliciu se deosebește de majoritatea compușilor industriali prin faptul că acționează ca un izolator electric până când este dopată cu impurități care îi modifică intervalul de bandă, cum ar fi dopajul cu aluminiu și bor pentru semiconductorii de tip P și dopajul cu fosfor și azot pentru semiconductorii de tip N.

Producătorii dezvoltă carbură de siliciu cubică prin diverse procese, inclusiv tehnici de creștere prin sublimare controlată prin confinare, cum ar fi depunerea chimică de vapori. În cadrul acestei metode, un amestec de gaze intră într-un mediu vid unde reacționează, depunându-se în cele din urmă pe substrat. Depunerea chimică în stare de vapori este adesea utilizată ca parte a proceselor de sinteză a semiconductorilor pe bază de carbon; depunerea chimică în stare de vapori produce, de asemenea, grafen; cu toate acestea, sublimarea controlată prin confinare produce material de grafen de calitate superioară, ceea ce face ca această metodă să fie dificil de prelucrat; în consecință, nu poate fi extinsă la scară largă de producție.