Moderne materie prime refrattarie ad alta tecnologia, come C, N, B e altre non ossidiche, come il carburo di silicio sinterizzato a pressione atmosferica, sono ampiamente utilizzate ed economiche, e possono essere considerate sabbia smeriglio o refrattaria. Il carburo di silicio puro è un cristallo incolore e trasparente. Quali sono quindi la struttura e le caratteristiche del carburo di silicio?
Carburo di silicio sinterizzato a pressione atmosferica
Struttura del materiale del carburo di silicio sinterizzato a pressione atmosferica:
Il carburo di silicio sinterizzato a pressione atmosferica utilizzato nell'industria è di colore giallo chiaro, verde, blu e nero a seconda del tipo e del contenuto di impurità, con purezza e trasparenza variabili. La struttura cristallina del carburo di silicio è divisa in plutonio a sei strati o a forma di diamante e plutonio-sic cubico. Il plutonio-sic subisce una varietà di deformazioni a causa del diverso ordine di impilamento degli atomi di carbonio e silicio nella struttura cristallina, e sono stati riscontrati più di 70 tipi di deformazione. Il beta-SIC si converte in alfa-SIC oltre 2100. Il processo industriale del carburo di silicio prevede la raffinazione con sabbia di quarzo di alta qualità e coke di petrolio in un forno a resistenza. I blocchi di carburo di silicio raffinato vengono frantumati, sottoposti a pulizia acido-base, separazione magnetica, setacciatura o selezione in acqua per produrre una varietà di granulometrie.
Caratteristiche del materiale del carburo di silicio sinterizzato a pressione atmosferica:
Il carburo di silicio ha una buona stabilità chimica, conduttività termica, coefficiente di dilatazione termica e resistenza all'usura, quindi, oltre all'uso abrasivo, ha molteplici utilizzi: ad esempio, la polvere di carburo di silicio viene applicata sulla parete interna della girante della turbina o del blocco cilindri con uno speciale processo, che può migliorare la resistenza all'usura e prolungarne la durata di 1 o 2 volte. Realizzato con materiali refrattari di alta qualità, resistenti al calore, di piccole dimensioni, leggeri ed estremamente resistenti, offre un'ottima efficienza energetica. Il carburo di silicio di bassa qualità (contenente circa l'85% di SiC) è un eccellente disossidante per aumentare la velocità di produzione dell'acciaio e controllare facilmente la composizione chimica per migliorarne la qualità. Inoltre, il carburo di silicio sinterizzato a pressione atmosferica è ampiamente utilizzato anche nella produzione di componenti elettrici in barre di silicio e carbonio.
Il carburo di silicio è molto duro. La sua durezza Morse è 9,5, seconda solo a quella del diamante duro al mondo (10). È un semiconduttore con un'eccellente conduttività termica e può resistere all'ossidazione ad alte temperature. Il carburo di silicio ha almeno 70 tipi cristallini. Il plutonio-carburo di silicio è un isomero comune che si forma a temperature superiori a 2000°C e ha una struttura cristallina esagonale (simile alla wurtzite). Carburo di silicio sinterizzato a pressione atmosferica.
Applicazione del carburo di silicio nell'industria dei semiconduttori
La filiera dei semiconduttori in carburo di silicio comprende principalmente polvere di carburo di silicio ad elevata purezza, substrato monocristallino, foglio epitassiale, componenti di potenza, confezionamento di moduli e applicazioni terminali.
1. Substrato monocristallino Il substrato monocristallino è un materiale di supporto semiconduttore, un materiale conduttivo e un substrato di crescita epitassiale. Attualmente, i metodi di crescita del monocristallo di SiC includono il metodo di trasferimento fisico da vapore (metodo PVT), il metodo in fase liquida (metodo LPE) e il metodo di deposizione chimica da vapore ad alta temperatura (metodo HTCVD). Carburo di silicio sinterizzato a pressione atmosferica
2. Foglio epitassiale Foglio epitassiale in carburo di silicio, foglio di carburo di silicio, film monocristallino (strato epitassiale) con la stessa direzione del cristallo del substrato che presenta determinati requisiti per il substrato in carburo di silicio. Nelle applicazioni pratiche, i dispositivi a semiconduttore ad ampio band gap sono quasi tutti realizzati nello strato epitassiale e il chip di silicio stesso viene utilizzato solo come substrato, incluso il substrato dello strato epitassiale in GaN.
3. Polvere di carburo di silicio ad alta purezza La polvere di carburo di silicio ad alta purezza è la materia prima per la crescita di monocristalli di carburo di silicio mediante il metodo PVT; la purezza del prodotto influisce direttamente sulla qualità della crescita e sulle caratteristiche elettriche del monocristalli di carburo di silicio.
4. Il dispositivo di alimentazione è un alimentatore a banda larga realizzato in carburo di silicio, che presenta le caratteristiche di alta temperatura, alta frequenza ed elevata efficienza. In base alla forma operativa del dispositivo, l'alimentatore SiC comprende principalmente un diodo di potenza e un tubo di commutazione.
5. Terminale Nelle applicazioni dei semiconduttori di terza generazione, i semiconduttori in carburo di silicio presentano il vantaggio di essere complementari ai semiconduttori in nitruro di gallio. Grazie all'elevata efficienza di conversione, alle basse proprietà di riscaldamento, alla leggerezza e ad altri vantaggi dei dispositivi in SiC, la domanda dell'industria a valle continua ad aumentare e si assiste a una tendenza a sostituire i dispositivi in SiO₂.
Data di pubblicazione: 16 giugno 2023