Moderné C, N, B a iné neoxidové high-tech žiaruvzdorné suroviny, spekaný karbid kremíka za atmosférického tlaku je rozsiahly, ekonomický a možno ho označiť za brúsny alebo žiaruvzdorný piesok. Čistý karbid kremíka je bezfarebný priehľadný kryštál. Aká je teda materiálová štruktúra a vlastnosti karbidu kremíka?
Spekaný karbid kremíka za atmosférického tlaku
Materiálová štruktúra spekaného karbidu kremíka za atmosférického tlaku:
Spekaný karbid kremíka používaný v priemysle má svetložltú, zelenú, modrú a čiernu farbu v závislosti od typu a obsahu nečistôt a líši sa čistotou a priehľadnosťou. Kryštálová štruktúra karbidu kremíka sa delí na plutónium v tvare šesťslovného alebo diamantu a kubické plutónium-sic. Plutónium-sic má rôzne deformácie v dôsledku rôzneho poradia skladania atómov uhlíka a kremíka v kryštálovej štruktúre a bolo zistených viac ako 70 druhov deformácií. Nad 2100 sa beta-SIC premieňa na alfa-SIC. Priemyselný proces zahŕňa rafináciu karbidu kremíka s použitím vysoko kvalitného kremenného piesku a ropného koksu v odporovej peci. Rafinované bloky karbidu kremíka sa drvením, čistením acidobázickou metódou, magnetickou separáciou, preosievaním alebo selekciou vody, čím sa získajú produkty s rôznymi veľkosťami častíc.
Materiálové vlastnosti spekaného karbidu kremíka za atmosférického tlaku:
Karbid kremíka má dobrú chemickú stabilitu, tepelnú vodivosť, koeficient tepelnej rozťažnosti a odolnosť proti opotrebovaniu, takže okrem abrazívneho použitia má mnoho využití: Napríklad prášok karbidu kremíka sa nanáša špeciálnym procesom na vnútornú stenu obežného kolesa turbíny alebo bloku valcov, čo môže zlepšiť odolnosť proti opotrebovaniu a predĺžiť životnosť 1 až 2-krát. Je vyrobený z tepelne odolných, malých, ľahkých a vysokopevnostných žiaruvzdorných materiálov vysokej kvality a má veľmi dobrú energetickú účinnosť. Nízkokvalitný karbid kremíka (vrátane približne 85 % SiC) je vynikajúcim deoxidačným činidlom na zvýšenie rýchlosti výroby ocele a jednoduchú reguláciu chemického zloženia na zlepšenie kvality ocele. Okrem toho sa spekaný karbid kremíka za atmosférického tlaku široko používa aj pri výrobe elektrických súčiastok z kremíkových uhlíkových tyčí.
Karbid kremíka je veľmi tvrdý. Jeho tvrdosť podľa Morseho stupňa je 9,5, čo je druhý najvyšší stupeň tvrdosti hneď po diamante na svete (10). Je to polovodič s vynikajúcou tepelnou vodivosťou, odoláva oxidácii pri vysokých teplotách. Karbid kremíka má najmenej 70 kryštalických typov. Plutónium-karbid kremíka je bežný izomér, ktorý sa tvorí pri teplotách nad 2000 °C a má hexagonálnu kryštalickú štruktúru (podobnú wurtzitu). Spekaný karbid kremíka za atmosférického tlaku.
Aplikácia karbidu kremíka v polovodičovom priemysle
Reťazec polovodičového priemyslu z karbidu kremíka zahŕňa najmä vysoko čistý prášok karbidu kremíka, monokryštálový substrát, epitaxnú fóliu, výkonové komponenty, balenie modulov a terminálové aplikácie.
1. Monokryštálový substrát Monokryštálový substrát je polovodičový nosný materiál, vodivý materiál a epitaxný rastový substrát. V súčasnosti metódy rastu monokryštálov SiC zahŕňajú metódu fyzikálneho prenosu z pár (metóda PVT), metódu kvapalnej fázy (metóda LPE) a metódu chemického nanášania z pár pri vysokých teplotách (metóda HTCVD). Spekaný karbid kremíka za atmosférického tlaku.
2. Epitaxná vrstva Epitaxná vrstva z karbidu kremíka, vrstva z karbidu kremíka, monokryštálový film (epitaxná vrstva) s rovnakým smerom ako kryštál substrátu, ktorý má určité požiadavky na substrát z karbidu kremíka. V praktických aplikáciách sa polovodičové súčiastky so širokým pásmovým zakázaným pásmom takmer všetky vyrábajú v epitaxnej vrstve a samotný kremíkový čip sa používa iba ako substrát vrátane substrátu epitaxnej vrstvy GaN.
3. Prášok karbidu kremíka s vysokou čistotou Prášok karbidu kremíka s vysokou čistotou je surovinou na rast monokryštálov karbidu kremíka metódou PVT a čistota produktu priamo ovplyvňuje kvalitu rastu a elektrické vlastnosti monokryštálov karbidu kremíka.
4. Napájacie zariadenie je širokopásmový zdroj vyrobený z karbidu kremíka, ktorý sa vyznačuje vysokou teplotou, vysokou frekvenciou a vysokou účinnosťou. Podľa prevádzkového spôsobu zariadenia obsahuje napájacie zariadenie SiC hlavne výkonovú diódu a výkonovú spínaciu trubicu.
5. Terminál V polovodičových aplikáciách tretej generácie majú polovodiče na báze karbidu kremíka výhodu v tom, že sú doplnkom k polovodičom na báze nitridu gália. Vďaka vysokej účinnosti konverzie, nízkym charakteristikám ohrevu, nízkej hmotnosti a ďalším výhodám zariadení SiC dopyt po zariadeniach na báze SiO2 v nadväzujúcom priemysle neustále rastie a existuje trend nahrádzať zariadenia SiO2.
Čas uverejnenia: 16. júna 2023