op 2024/07/5 297

Silicon Carbide onverännert: Eegeschafte, Methoden an Uwendungen

Dësen Artikel gëtt déi eenzegaartegent Qualitéitsleieren a Sic entstilt, och hir Struktur, Hannwer Resistet an der Secschafte, déi et besser wéi traditikesch Matière gefouert huet an traditikesch Matitung, déi et besser wéi traditikesch Matitung mécht.Dëst ass och an den verschidde Wee wéi den HSS produzéiert wéi den Achshagsinn a Leeschtung an de Verännerung handelt an de minemënzleschaftung adoptéiert en Industrie seng Méiglechkeet fir senge industriell Dipolung, charmmentD'Zil huet och säin elektresche Sulmel, eenzeg praktesch exzellent Zefriddenheet vu Sazeilac, notzmëttel an d'Dazaritéit.

Calalog

Figur 1: E Closeup vun enger Fra vun enger Fra hält e Silikon Karkbide (sic) Crystal (aka Carborwand oder Moissanite)

Silicon Karkbide (SIC) Eegeschafte

Bild 2: Silicon Kobbid am Petri Plat

Déi heefegst Form vu Silikon Karkbide ass Alpha Silicon Carbide (ic-sic).Et formt op Temperaturen iwwer 1.700 ° C an huet eng hexagonal Kristalle wéi Wurzit.Wann d'Temperatur ënner 1.700 ° C, Beta Silicon Carbide ass (β-Sic) produzéiert.Dës Versioun huet eng kristal Struktur ähnlech wéi dat vun engem Diamant.

Figur 3: Alpha Silicon Carbide (α-sic)

Figur 4: Beta Silicon Carbide (β-sic)

Figur 5: d'Mohs Hardness Skala

Silicon Carbid ass eng vun den haardsten Material nom Diamanten, mat enger Mohs Hatheet vun ongeféier 9 bis 9.5. Säi Knopar D'Häertegkeet ka variéieren op Basis vu senger Form a Rengheet, awer et ass allgemeng ganz héich, dacks tëscht 2.480 an 3.000 kg.

D'Schnéifresch kënne ganz héich Drock, déi vill erofgesat ginn iwwer 3..000 MPa, huet eng héich Auswierkung normalerweis tëscht 400 MCK, a huet eng gutt Verkleegstreeg traureg, tëscht 2500 MPAN, a bradlech Kraaft, a 500 Mpaantunstäerkraaftstäerkraaft trotzdem, tëscht 250 MPa.

Hannscht Testegt Methoden	Test Wäert Palette	Spezifesch speziell Wäerter (schwaarze Silicon Carbide)	Spezifesch speziell Wäerter (gréng Silicon Carbide)
BRINELL HARDNESS	2400-2800 HBS	2400-2600 HBS	2600-2800 HBS
Vizer Hardness	2800-3400 HV	2800-3200 HV	3100-3400 HV
Rockwell Hardness	-	83-87 HRA	87-92 HRA
Mohs Hardness	9-9.5	9.2-9.3	9.4-9.5

Sikt déi Hëtzt gutt, mat enger thermescher d'Bezuelbarkeet vu ronn 120 w / mk, mécht et super fir managen Hëtzt an Elektronik.Op 20 ° C, et gëtt Hëtzt op ongeféier 0,41 Watt pro Zentimeter pro Grad Zelsius (w / cm ° C).Awer wann d'Temperatur opgeet 10000 z, seng Hëtztvuttagagéier vun 0,21 W / cm ° C.

Andeems se sollen eng SILICon och Waasserbongen (den SilX) gläicher, déi am meeschte Metaller, ass Metal geschleedst an encouragéieren net an Alkala Scheiersounen, awer et fiert sech net an de Bassungen.D'Gëftstoffer am techneschen Silicon Carbide enthalen normalerweis gratis Kuelestoff (c) a Silicon Dioxid (Sio2), mat klenge Quantitéite vu Silicon (SIM), Eisen (ALT), ALTIMUM (CA)De molekuläre Gewiicht vun der Sic ass 0.096.PRIE HIC ass vu 705% Silicon (si) an 29,95% Kuelestoff (c).

Figur 6: Silicon Carbide (SIC) Chemesch Struktur

Figur 7: Silicon Karkbide (SIC) Chemikalstruktur

Eegeschafte vun n-Typ a p-typ Silicon Carbide (sic)

N-typ Silicon Carbide (SIC)

Silicon Carbide (SIC) ass eng haart Matière an Héichlännerwidder Uwendungen benotzt well et heft Hëtzt gutt an ass ganz staark.Fir n-Typ Sizë ze maachen, assoziéier derbäigesat, e Prozess genannt, watd Oppositioun genannt gëtt, déi seng elektresch Ecran net ass.Elementer wéi Stitogogen oder Phosphor, déi méi Valzonen méi wéi Silikonen hunn, ginn derbäigesat fir d'Zuel vun de fräien Elektronomen ze erhéijen.Dëst schafft eng negativ verrechent, oder "n-Typ," Material.

Dës fräi Elektronen déi d'elektresch Verzeechnes vu SIK verbesseren.An n-Typ HIC, Elektronen kënnen méi einfach vergiessen op r r r pure Sic, wou hir Bewegung limitéiert ass.Dës besser Elektron Bewegung mécht N-Typ Sic ideal fir Power Elektronik an Héichfrequenzen Apparater wou séier an effizient Elektronfloss.Wärend den N-Säin sichtalys genuch wäerten hirer Meenung entstinn, enthale Stroum an engem shals-kingpunkt aus der semialen Eegeschafter.Dëse Gläichgewiicht erlaabt eng präzis Kontroll vum Elektronen an verschidden elektronesche Geräter ze maachen.

P-Typ Silicon Carbide (SIC)

P-Typ Silicon Pobide (sic) schafft anescht wéi seng n-Typ Versioun.P-Typ Doper involvéiert Elementer wéi Boron oder Aluminium, dee manner Valence elektresch wéi Silicon hunn.Dëst schaaft "Lächer" oder Plazen wou Elektronen feelen feelen, gitt d'Material eng positiv charge a mécht et "P-Typ."Dës Lächer hëllefen Elektresch aktuell ze droen andeems se positiv Käschten erlaben.

Firwat Silicon Carbide (SIC) léiwer?

Figur 8: Semikonductorder Material

Den Tabell hei ënnendrënner bitt en detailléierte Verglach vu véier Semikonductorater: Silicon (SI), Gellium Nitride (GAN), Däitsch), a Silizbide (SIM).De Verglachisier gëtt an ënnerschesistréiert an ënnerschestigen.

Aspekt	Silicon (Si)	Gallium Nitrid (GAN)	Däitschland (Ge)	Silicon Cobbide (sic)
Elektresch Eegeschafte	Reife Prozesser, Bandgap vun 1,1 EB, limitéiert An héijer Kraaft / Frequenz	Héich Elektron Mobilitéit, 3,4 EBBAGGAP, Héichkraaft / Frequenz Uwendungen	Héich Elektron Mobilitéit, 0,66 ev Bandgap, héich Leckung	Breet Bandgap vun 3.2 EG, effizient bei héijer Spannungen / Temps, niddereg Leckage
Thermesch Eegeschafte	Moderéiert thermesch Verwëllegen, kann limitéieren Héich-Kraaft benotzt	Besser wéi Silicon awer erfuerdert fortgeschratt cillkéieren	Niddereg thermesch Verwëllungsräich wéi Silicon	Héich thermesch Verwaltungsimitéit, effektiv Hëtzt Dessitung
Mechanesch Eegeschafte	Brécheg, genuch fir déi meescht Gebrauch	Brécheg, ufälleg fir ze knacken op mismatched Bowtten	Méi brécheg wéi Silicon	Schwéier, staark, gëeegent fir HéichhraBabilitéit Uwendungen
Maart Adoptioun	Dominant wéinst etablradruktur an niddreg Käschte	Populär am Telekom an der Verdeedegung, limitéiert duerch héich Käschte	Limitéiert wéinst manner favorabelen Eegeschafte	Héichmuecht Dicht, héich Tempoperatioun, Effizienz, Haltbarkeet, lafend Käschte Reduktioun

Maacht Silicon Carbide (SIC)

Fir Silicon zesummegeklappen, gitt Dir normalerweis de Silia Sand a Kuelestoff-Räich wéi Kuelestoff fir bal 2500 Grad Celsius.Dëst gëtt Iech donkel Silicon Kobbit mat e puer Eisen a Kuelestoffgëftungen.Silicon Carbide kann duerch véier Haaptmethoden synthetiséiert ginn, all mat markante Virdeeler fir bestëmmte Gebrauch.Dës Methoden enthalen:

Reaktioun klasséiert Silizonkobide (RBSC)

Reaktioun-beklappt Silicon Carbide (RBBSC) gëtt aus engem fein gemëschte Mëschung vu Silicon Kuelestoff a Kuelestoff.D'Mëschung gëtt op eng héich Temperatur gehëtzt an op Flëssegkeet oder Damp Silicon ausgesat.De Silicon a Kuelestoff reaktéieren fir méi e Siliconzekpid ze bilden, an d'Silics fëllen all Reschter Pore.Wéi Reaktioun - gebonne Silicon Nitrid (RBSN), RBSC ännert sech ganz wéineg während de Sënn.Wann dës Produkter op demëllen Punkt vu Silicon kommen, bleiwen si bal sou staark wéi se virdru waren.RBSC ass populär an der kerememescher Industrie well et kascht effektiv a kann a komplexen Designen geformt ginn.

Figur 9: Reaktioun klasséiert Silizon Kabbel

Reaktioun klappt Silizonkobide (RBBSC) Prozedur:

Kombinéiert groare Silicon Carbide Partikelen mat Silicon a Plastiker.Mix bis eng Uniform Mëschung erreecht gëtt;

Maschinn d'Mëschung an déi gewënschte Formen a Formen.Sécherzestellen Präzisioun an der Geometrie fir déi lescht Spezifikatioune passen;

Setzt déi geformt Stécker an engem héije Temperaturer fir.Hëtzt zu enger Temperatur déi eng Reaktioun tëscht dem Silikon a Silikon Kuerfartikelen verursaacht;

De Silicon reagéiert mam Silikonkobide, Bonding zu der Matrix an d'Erhéijung vun der Erhéijung vun der Erhéijung;

Erlaabt d'Stécker ze killen fir lues a lues an d'Raumtemperatur ze killen;

Poléieren déi gekilleent Stécker fir exakt Spezifikatioune an Erweiderung vum Uewerfläch fäerdeg ze treffen.

Geännert LEY Prozess

Figur 10: Geännert LEY PROCED

1998 erstallt gouf 1979 vum Taurirov an Tsovespov erschaf, dann ass d'Method och ëmmer déi geännert Modellmetrechter genannt.De verännerte Léierprozess verbessert d'Synthese vu Silikon Carbide Kristaller.Et ass mat beim dréchen an och e sic pudder an e semi-endet, erlaabt et enger Beim Kuerzestatioune iwwer eng méikler Temperaturen ze foleregen.

Geännert Léierprozess Prozedur:

Mix Silicon a Kuelestoff Pudder grëndlech.Setzt d'Mëschung an enger Grafikpräis;

Plaz déi verbrembar an engem Uewen.Hëtzt bis ongeféier 2000 ° C an engem Vakuum oder inerteg Gold Ëmfeld fir Oxidatioun ze vermeiden;

D'Silikon Carbide Mëschung sublimaten, aus engem zolitt fir e Gas z'änneren.

Silicon Carbide Dampen op eng zentral positionéiert Grafikstag.Héich-Rengheetesch Single Kristaller Form op der Staang.

Suergfälteg de System op Raumtemperatur of.

Extraktéieren déi héich-purity Silicon Carbide Kristaller aus dem Grafitstaang fir d'Benotzung an der héijer Uwendungen.

Chemesch Damplaatzung (CVD)

Figur 11: chemesch Dampsausgang (CVD)

E reactive Silane Verbindung, Waasserstoff, an den Stéierungspolor goufen an enger chemescher Vaporpoptions benotzt (CVD) Method fir d'Schalterung an 1473) beim Temperaturenkontrolléiert ginn.Am cvd Prozess fir Silicon Kabbement a futtis-erof methyltrichilanosilanose fir eng Uewerfläch ze schafen

Chemesch Damppolitik (CVD) Prozedur:

Preparéiert Silicon Tetraschlorid (SICL4) a Methan (CH4) als primär chemesch Quellen;

Setzt de Silicon Tetraschlatid an Methan an engem héijen Temperaturehorator;

De Reaktor zu déi noutwenneg Temperaturen, fir chemesch Reaktiounen ze initiéieren;

Dem Abhor-tempilarur vun der Temperatur bedeckt Rearitriken tëscht Smizon Zetraschalist a Methane.Dës Reaktiounen bilden Silicon Carbide (SIC);

D'Silikonkobide Formen an zouenen op déi gewënschte Substrats am Reaktor;

Erlaabt de Reaktor an säin Inhalt fir lues ofkillen;

Extrahéieren déi beschichtlech Substraten oder Komponenten.Féiere keng Resultater Prozesser fir déi lescht Spezifikatioune ze treffen.

Den Achheson Prozess

Figur 12: den Achheson Prozess

Déi heefegste Wee fir siesch ze maachen ass d'Haisermethod.Den Edward Goodarich Achheson huet dëse Prozess am Joer 1893 erstallt fir Sic a Grafit ze produzéieren.Vill Silize Kuelestoff Planzen hunn dës Methode fir benotzt.

D'Achheson Prozess Prozedur:

Mix Silica Sand mat Kock grëndlech;

Arrangéiert d'Mëschung ronderëm eng zentral Grafitstaang an engem elektresche Resistenz un;

Den Haass op bal 2500 ° c.Erhalen d'Temperatur fir déi chemesch Reaktioun ze fueren;

Déi intensiv Hëtzt verursaacht d'Silika an de Kuelestoff ze reagéieren, de Silicon Carbide ze reagéieren;

Erlaabt den Uewen ze killen ze killen;

Extrahéiert déi geformte Silizonknäpp aus dem Schmelz;

Weider Prozess de Silicon Karkbife wann néideg.

Dës Tabell gëtt e vereinfacht Verglach vu véier Methode benotzt fir Silicon Carbide ze produzéieren (sic).Et gëtt d'eenzeg Méiglechkeeten ze hëllefen déi Einfachen Virdeeler a beschte Verzeechnen, déi eigt den Auswuel sinn.

Methmeter	Virdeeler	Gutt Nuecht Benotztlech
Reaktioun klasséiert Silizonkobide (RBSC)	Mécht staark, haltbar Deeler Gutt fir komplex Formen Kleng Verformung	Rüstung Platz, héich Leeschtung Düsen
Geännert LEY Prozess	Ganz pur Kristaller Perfekt Struktur Besser Kontroll iwwer de Prozess	Semiconanten, Quantume berechent
Chemesch Damplaatzung (CVD)	Souguer Zesummesetzung Héich uruffen Kënne verschidde Materialien benotzen	Wear-resistente Moathings, korrosion-resistent coatings, Hallefinstruktor Industrie
Den Achheson Prozess	Einfach an niddreg Käschte Kann grouss Quantitéiten produzéieren Konsequent, héichwäerteg Kristaller	Abrasives, Refraktiounsmaterial

Silicon Karkbide (SIC) a modernen Uwendungen

Ariichtung um Punktë ginn eis bei engem premäcklechen Dover, méiglech Entwécklungsrechnung a mécht Batterote méi kleng, leider méi laang schneiden.Goldman Sachs schätzen dës Verbesserunge kënnen ongeféier $ 2.000 pro Gefier spueren.

Figur 13: Silicon Karkgide Disk Brems

Op anerem mächteg mächteg erhéicht d'Schwéierer Effizienz, erlaabt méi héich Wäschungsgeschwindegkeeten, déi méi grouss Auswäschungsgréisst bewegt.Seng Haltbarkeet a stabil Leeschtung maachen et besser wéi d'Material wéi Gellium Nitride fir Solar Uwendungen.

Bild 14: SCH fir Solar Energy Systemer

Op der Telekommunikatiounen, sizkt Kaffisinotioun erlaabt dem Geräter unzwannen, ze verbesseren, sech an der Makdulareeflänner un ze verbesseren an 5G Routularstatiounen ze verschaffen.Dës Fokaler treffen sech d'Bedierfnesser fir besser Leeschtung an Energieeffizienz an nächster-Gen Wireless Kommunikatiounen.

Figur 15: Drëtter Generatioun semicondoristesch Silicon Kabbel

An industrikte Astellunge, si matstands handh Ëmfeld an héich Volendagementer, erlaabt déi betraffe Designen mat manner Ofkiirzungen, méi héich Effizienz, an niddereg Käschten.

Bild16: Steel mécht mat Siliz

An de Verdeedegung an d'Verdeckung huet Sst-a Radar Systeme benotzt, Raumkop, a Fliger verschiddenen Eenzelrorikien benotzt.Sic Komponente si méi hell a méi effizient wéi d'Silicon, am Beschten fir Space Missiounen, wou d'Gewiichtspiller reduzéieren.

Figur 17: Enn-bis-End SHIC Produktiouns- an Uwendungen

Conclusioun

Silacon mam Silizebide (Mesch) gëtt de Silthomer fir vill emliittenorme Standalen Econsabilitéitstänn ginn an verbessert Produktiounsschechnen.Mat senge breederhandg sti ganz déiffreif oder st grousser Meiglech Eegeschöfferen, d'Héicht Infräme, déi Héichpromaliséiere betrëfft datt héich Kraaft an Higassung an Higelzarmatiounen brauche.Den Datum vum Datum kuckt am Sic ProduktioZ, wou Dir mat wéi Dépaires fir d'Sécherheetsqualitéit begéinen.Déi d'Verbreedung réck mat méi méi effizient a kompaktesche Geräzeren, denHICTIER, Sonn an der automateschegkeet, datt d'Arbechtskologien.Zugespuer vun der Fuerschung fir Käschten ze reduzéieren an helleg Qualitéit gëtt, datt si dem Maricent Präsenz, verstäerkt seng wichteg Roll op der Zukunft vum Omaloleruuratiounen erhéijen.

FROEN FROCESS [FAQ]

1. Wien benotzt Silicon Kobbide?

Silicon Carbide gëtt vun der Industrien benotzt a Schauspillerien an Elektronik, Automotive, Aerospace, an Fabrikatioun.Ingenieuren an Techniker op et fir seng Liewimilitéit an Effizienz an High-Stress Ëmfeld vertrauen.

2. Wat ass Silicon Karkbide semiconistor fir?

Silicon botkideg Nikalocestateure gi fir Héichkraaft a Héichméiglechkeeten benotzt.Et gëtt a Stroum-Apparater fir elektresch Gefierer allgemeng ze managen, an an Diozië an Iwwernuechtung an deent kierperescher Schlobologien a Queleaterialien a Queleaterialien a Queleaterialien a Queleaterialien a Queleaterialien a Queleaterialien a Queleaterialien a Rele---VOWEROGLOSER a Rerwestemeldung wéi Renwäertegungsbedendlechkeet.

3. Wat ass d'Applikatioun vum Silicon Kobbid Sic?

Uwendungen vum Silicon Carbide (SIC) enthalen:

Kraaft Electronics: effizient Power Konversioun a Gestioun.

Elektresch Gefierer: verbessert Leeschtung a Gamme.

Solar Inverters: erhéicht Energieausgang an Zouverlässegkeet.

Aerospace: Héich Temperatur an Héich-Stresskomponenten.

Industriell Ausrüstung: staark a laang-dauerhaft Deeler.

4. Wat fir Produkter gi vu Silicon Karkbide gemaach?

Produkter aus Silikonkotte vu Siliziden aus Silizienzungen aus Silizienzkierper an Elektronesch Appartementer fir ze tassen, Tools, an Erdrénke.Et gëtt och am Rüstung a Schutzgeräckegkeete benotzt wéinst senger Hardness an Thermesch Resistenz.

5. Wou ass Silicon Carbide produzéiert?

Silaille Bouble ginn an spezialiséierter Ariichtung produzéiert, haaptsächlech an der Vereenegter Leit, aaam, an och hei.Firmen operéieren héich Temperatureropiker fir Synthaft vu Ralmaterial wéi Quartz Sand a Petrol Coke ze syntelen.

6. Wat ass den Ënnerscheed tëscht Silicon a Silicon Carbide?

Den Ënnerscheed tëscht Silicon a Silicon Kadbide läit an hiren Eegeschafte an Uwendungen.Silicon ass e reng Element benotzt am Standard semiconantiator Apparater a Solarbecher, wärend dem Silicon Carbide ass eng Verbindung fir seng Hardness, déi méi héich Temperaturen an Temperaturen an Temperaturen an Temperaturen.Dat muss nëss ideal fir héich Kraaft an Héichkorperatiounsbenotzerungen, wou d'Schneiker géif net geschéien.