El carburo de silicio sinterizado a presión atmosférica, una materia prima refractaria moderna de alta tecnología sin óxidos como el C, N y B, es abundante y económico, y puede considerarse una alternativa al esmeril o la arena refractaria. El carburo de silicio puro es un cristal transparente e incoloro. ¿Cuál es, entonces, la estructura y las características del carburo de silicio?
Carburo de silicio sinterizado a presión atmosférica
Estructura del material del carburo de silicio sinterizado a presión atmosférica:
El carburo de silicio sinterizado a presión atmosférica utilizado en la industria es de color amarillo claro, verde, azul y negro según el tipo y el contenido de impurezas, y la pureza y la transparencia varían. La estructura cristalina del carburo de silicio se divide en plutonio hexagonal o en forma de diamante y plutonio cúbico. El plutonio forma una variedad de deformaciones debido al diferente orden de apilamiento de los átomos de carbono y silicio en la estructura cristalina, y se han encontrado más de 70 tipos de deformación. El beta-SIC se convierte en alfa-SIC por encima de 2100. El proceso industrial del carburo de silicio se refina con arena de cuarzo de alta calidad y coque de petróleo en un horno de resistencia. Los bloques de carburo de silicio refinado se trituran, se limpian con ácido y base, se separan magnéticamente, se tamizan o se seleccionan con agua para producir una variedad de productos de tamaño de partícula.
Características del material del carburo de silicio sinterizado a presión atmosférica:
El carburo de silicio posee buena estabilidad química, conductividad térmica, coeficiente de expansión térmica y resistencia al desgaste, por lo que, además de su uso abrasivo, tiene múltiples aplicaciones. Por ejemplo, el polvo de carburo de silicio se recubre en la pared interna del impulsor de la turbina o del bloque de cilindros mediante un proceso especial, lo que mejora la resistencia al desgaste y prolonga su vida útil de 1 a 2 veces. Fabricado con materiales refractarios de alta calidad, resistentes al calor, de tamaño reducido, ligeros y de alta resistencia, ofrece una excelente eficiencia energética. El carburo de silicio de baja calidad (con aproximadamente un 85 % de SiC) es un excelente desoxidante que acelera la producción de acero y permite controlar fácilmente la composición química para mejorar su calidad. Además, el carburo de silicio sinterizado a presión atmosférica se utiliza ampliamente en la fabricación de componentes eléctricos con varillas de carburo de silicio.
El carburo de silicio es muy duro. Su dureza Morse es de 9,5, solo superada por el diamante (10), el material más duro del mundo. Es un semiconductor con excelente conductividad térmica y resiste la oxidación a altas temperaturas. El carburo de silicio presenta al menos 70 tipos cristalinos. El carburo de silicio-plutonio es un isómero común que se forma a temperaturas superiores a 2000 °C y posee una estructura cristalina hexagonal (similar a la wurtzita). Carburo de silicio sinterizado a presión atmosférica.
Aplicación del carburo de silicio en la industria de semiconductores
La cadena de valor de la industria de semiconductores de carburo de silicio incluye principalmente polvo de carburo de silicio de alta pureza, sustrato monocristalino, lámina epitaxial, componentes de potencia, encapsulado de módulos y aplicaciones terminales.
1. Sustrato monocristalino El sustrato monocristalino es un material de soporte para semiconductores, un material conductor y un sustrato para el crecimiento epitaxial. Actualmente, los métodos de crecimiento de monocristales de SiC incluyen el método de transferencia física de vapor (método PVT), el método de fase líquida (método LPE) y el método de deposición química de vapor a alta temperatura (método HTCVD). Carburo de silicio sinterizado a presión atmosférica
2. Lámina epitaxial de carburo de silicio: lámina epitaxial de carburo de silicio, película monocristalina (capa epitaxial) con la misma dirección que el cristal del sustrato, que tiene ciertos requisitos para el sustrato de carburo de silicio. En aplicaciones prácticas, los dispositivos semiconductores de banda prohibida ancha se fabrican casi en su totalidad en la capa epitaxial, y el propio chip de silicio se utiliza únicamente como sustrato, incluido el sustrato de la capa epitaxial de GaN.
3. Polvo de carburo de silicio de alta pureza El polvo de carburo de silicio de alta pureza es la materia prima para el crecimiento de monocristales de carburo de silicio mediante el método PVT, y la pureza del producto afecta directamente la calidad del crecimiento y las características eléctricas del monocristal de carburo de silicio.
4. El dispositivo de alimentación es de banda ancha y está fabricado con carburo de silicio, lo que le confiere características de alta temperatura, alta frecuencia y alta eficiencia. Según su configuración, la fuente de alimentación de SiC incluye principalmente un diodo de potencia y un transistor de conmutación.
5. Terminal En las aplicaciones de semiconductores de tercera generación, los semiconductores de carburo de silicio (SiC) tienen la ventaja de ser complementarios a los semiconductores de nitruro de galio. Debido a la alta eficiencia de conversión, las bajas características de calentamiento, el peso ligero y otras ventajas de los dispositivos SiC, la demanda de la industria posterior sigue aumentando y existe una tendencia a reemplazar los dispositivos SiO2.
Fecha de publicación: 16 de junio de 2023