Opredelitev silicijevega karbida

Silicijev karbid (SiC) je kristalna spojina, sestavljena iz silicija in ogljika, ki se pogosto uporablja kot abrazivni material, polprevodniški material ter zaradi svojih toplotnih in mehanskih lastnosti. SiC je tudi odličen visokonapetostni material, ki pomaga zmanjšati velikost in težo pri sistemih močnostne elektronike električnih vozil.

Sintetični moissanit se lahko pojavi tudi v naravi v obliki redkega minerala moissanita. Gre za trden in trpežen material z oceno 8-9 po Mohsovi lestvici, ki se približuje trdoti diamanta.

Je kristalinična snov

Silicijev karbid (SiC) je neoksidni keramični material, ki se zaradi svoje trdote pogosto uporablja v delih, odpornih proti obrabi, v ognjevzdržnih materialih in keramiki zaradi toplotne odpornosti, v elektronskih napravah zaradi boljše učinkovitosti od silicija v visokonapetostnih okoljih ter v močnostni elektroniki, ki deluje pri višjih napetostih in hitrostih. Ker ima širšo pasovno vrzel kot njegovi silicijevi kolegi, je SiC mogoče najti tudi kot polprevodniški material v aplikacijah močnostne elektronike.

SiC je izjemno trd material z močnimi kovalentnimi vezmi med ogljikovimi in silicijevimi atomi, ki mu zagotavljajo neverjetno trdnost, po kateri je na drugem mestu za borovim karbidom in diamantom. SiC je kemično inerten in odporen proti koroziji tudi pri segrevanju v raztopinah klorovodikove ali žveplove kisline, poleg tega pa ima tudi izjemno toplotno prevodnost, ki mu omogoča ohranjanje temperature okolja za dolgoročno skladiščenje.

SiC se lahko proizvaja z reakcijo atomov Si z ogljikom v reaktorju za fizikalno nanašanje iz pare ali s sintranjem čistega prahu z običajnimi metodami oblikovanja keramike. Izbira načina oblikovanja močno vpliva na končno mikrostrukturo - reakcijsko vezani (a-SiC) in sintrani (4H-SiC) imajo različne fizikalne lastnosti.

Je abrazivna.

Silicijev karbid je trda in toga keramična snov, ki se uporablja kot učinkovit abraziv. Ker je silicijev karbid trši in ostrejši od aluminijevega oksida, je idealna izbira za brušenje trdih materialov, kot so neželezne kovine in nekateri lesovi; poleg tega se dobro obnese pri mokrem poliranju.

Silicijev dioksid (SiO2) nastane z reakcijo in pirolizo zmesi silicijevega dioksida in ogljika v električni peči. Po nastanku je ta material različnih odtenkov, od črne do zelene barve, lahko pa ga celo dopiramo z dušikom ali borom, da se spremeni v polprevodnik.

Material iz silicijevega karbida se lahko zaradi svoje trajnosti in drugih lastnosti uporablja v različnih industrijah, zlasti v aplikacijah, ki zahtevajo visoko vzdržljivost, kot so keramične plošče za neprebojne jopiče. Poleg tega se silicijev karbid ponaša z visoko toplotno in kemično odpornostjo ter nizkim toplotnim raztezkom v primerjavi s podobnimi brusnimi materiali, kot sta volframov karbid ali diamant.

To je polprevodnik

Silicijev karbid je izjemno trd material, ki ima po Mohsovi lestvici trdoto 9, kar ga uvršča med aluminijev oksid (9) in diamant (10). Poleg tega ima silicijev karbid visoko toplotno prevodnost, nizko stopnjo toplotnega raztezanja in veliko odpornost proti toplotnim šokom - lastnosti, zaradi katerih je primeren za močnostno elektroniko, kot so pretvorniki, ki se uporabljajo v vlečnih pretvornikih električnih vozil - njegova široka pasovna vrzel mu omogoča učinkovitejši prenos električne energije kot tradicionalne silicijeve naprave.

Silicijev karbid se od moissanita razlikuje po tem, da ga je mogoče spremeniti v keramiko s sintranjem njegovih zrn z različnimi vezniki pri visokih temperaturah in tlaku, kar omogoča množično proizvodnjo kot abraziv od leta 1893, ki se pogosto uporablja v aplikacijah, ki zahtevajo visoko vzdržljivost, kot so avtomobilske zavore ali sklopke, svetleče diode in detektorji v polprevodniških elektronskih napravah.

SiC se nahaja v različnih polimorfih z različnimi kristalnimi strukturami in fizikalnimi lastnostmi. Pri elektronskih aplikacijah je običajno najbolj priljubljen politip 4H-SiC s heksagonalno kristalno strukturo, ki spominja na wurtzit ali cinkov blende.

Je visokotemperaturni material

Silicijev karbid (SiC) je neoksidni keramični material, ki se pogosto uporablja za visokotemperaturne mehanske aplikacije in proizvodnjo elektronike, vključno s polprevodniki. SiC se ponaša z izjemno visokim tališčem in nizkim koeficientom toplotnega raztezanja ter kemično inertnostjo, zaradi svoje trdnosti, trdote in trajnosti pa je uporaben v aplikacijah, kot je abrazivno peskanje, ki zahteva visoko natezno trdnost ognjevzdržnih materialov, kot so stene kotlovskih peči, šahovnice in tirnice za drsenje peči.

Silicijev karbid (karborund) je trd in krhek mineral, sestavljen iz silicijevih in ogljikovih tetraedrov, razporejenih tetraedrično. V meteoritih in nahajališčih kimberlita ga najdemo le v sledovih, na splošno pa se SiC proizvaja sintetično za industrijsko uporabo. SiC je v čistem stanju običajno izolator, vendar ga je mogoče dopirati tako, da ima polprevodniške lastnosti z dodajanjem nečistoč za nadzor prevodnosti, polarnosti in prevodnosti, kar mu omogoča, da deluje kot naprava za prenašanje elektronov v elektronskih vezjih, kot so tranzistorji s p-n spojem, diode s Schottkyjevo pregrado in MOSFET-i.

Je visokonapetostni material

Silicijev karbid (SiC) je izjemno trpežna neoksidna keramika s številnimi zaželenimi lastnostmi. Med njimi je SiC idealen za visokonapetostne aplikacije, vključno z napajanjem električnih vozil; njegova pasovna vrzel je širša od večine silicijevih polprevodnikov, zato je primernejši za višje napetosti.

Silicijev karbid (CNC) je eden najtrših materialov, kar jih poznamo, zato so za natančne reze potrebna rezila z diamantnimi konicami. Poleg tega njegova toplotna prevodnost povečuje učinkovitost in zmanjšuje velikost baterijskega paketa v vozilu.

Sodobna proizvodnja silicijevega karbida vključuje mletje čistega SiC-a v obliki prahu, mešanje z neoksidnimi sredstvi za sintranje ter stiskanje pri temperaturi in tlaku. Pri proizvodnji silicijevih ploščic se lahko uporablja tudi kemično nanašanje iz pare; to zahteva veliko energije, opreme in znanja. Achesonov prvotni postopek je še danes standard za proizvodnjo sintetičnega silicijevega karbida.

Je visoko zmogljiv material

Silicijev karbid je inertna keramika s številnimi koristnimi lastnostmi, zaradi katerih je zelo iskana v industrijskih okoljih, od avtomobilskih zavor in sklopk do neprebojnih jopičev. Silicijev karbid je izjemno odporen proti visokim temperaturam, abrazivnim pogojem, ima nizko stopnjo toplotnega raztezanja in je zelo odporen proti koroziji. Silicijev karbid se je zaradi svoje vsestranskosti v zgodovini velikokrat uporabljal v industriji, vključno z zavornimi ploščicami in neprebojnimi jopiči.

S segrevanjem mešanice kremenčevega peska in ogljika v opečni peči z električnim uporom z uporabo električnega toka se lahko proizvede silicijev karbid. Po proizvodnji lahko nastanejo svetlo zeleni kristali, ki spominjajo na diamant, nato pa jih je mogoče očistiti in pridobiti silicijev karbid, primeren za polprevodnike.

Polprevodniki iz silicijevega karbida imajo večje pasovne vrzeli kot njihovi silicijevi kolegi, kar elektroniki omogoča delovanje pri višjih napetostih in frekvencah brez zmanjšanja zanesljivosti - zaradi te lastnosti so postali priljubljena izbira v visokozmogljivih aplikacijah, kot so močnostna elektronika za električna vozila ter instrumenti na roverjih in vesoljskih sondah.