{"id":42,"date":"2024-03-26T16:24:26","date_gmt":"2024-03-26T08:24:26","guid":{"rendered":"http:\/\/siliconcarbideceramic.net\/?p=42"},"modified":"2024-03-26T16:24:27","modified_gmt":"2024-03-26T08:24:27","slug":"structure-et-applications-du-carbure-de-silicium","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/siliconcarbideceramic.net\/fr\/silicon-carbide-structure-and-applications\/","title":{"rendered":"Structure et applications du carbure de silicium"},"content":{"rendered":"<p>Le carbure de silicium, ou SiC, est un mat\u00e9riau extr\u00eamement solide et durable qui pr\u00e9sente des propri\u00e9t\u00e9s \u00e9lectriques uniques.<\/p>\n<p>Le carbone cristallin se pr\u00e9sente sous la forme de structures tr\u00e8s denses li\u00e9es entre elles par des liaisons covalentes. Ses atomes forment deux t\u00e9tra\u00e8dres de coordination primaires avec quatre atomes de carbone et quatre atomes de silicium dans chaque coin qui se lient entre eux pour former des structures polytypiques appel\u00e9es polytypes.<\/p>\n<h2>Propri\u00e9t\u00e9s physiques<\/h2>\n<p>Le carbure de silicium est un mat\u00e9riau extr\u00eamement dur dont la duret\u00e9 de Mohs se situe entre 9 et 10, \u00e0 mi-chemin entre l'alumine et le diamant. Le carbure de silicium est largement utilis\u00e9 comme mat\u00e9riau abrasif dans la lapidairerie moderne, dans les op\u00e9rations de meulage et d'usinage, comme rev\u00eatement r\u00e9fractaire pour les fours industriels, les outils de coupe, les pi\u00e8ces r\u00e9sistantes \u00e0 l'usure des pompes et des moteurs de fus\u00e9e, ainsi que comme bande de pr\u00e9hension r\u00e9sistante \u00e0 l'usure sur les planches \u00e0 roulettes, de m\u00eame que dans la gravure au carborundum - le processus consistant \u00e0 appliquer des grains de carborundum sur une plaque d'aluminium et \u00e0 imprimer ensuite sur du papier \u00e0 l'aide de presses \u00e0 lit roulant (Mountain).<\/p>\n<p>Les polycarbonates synth\u00e9tiques peuvent \u00eatre produits synth\u00e9tiquement en utilisant des processus de liaison par r\u00e9action ou de frittage, ce dernier \u00e9tant am\u00e9lior\u00e9 par l'ajout de carbone 0,5% ou de bore 0,5% comme aide au frittage, afin d'emp\u00eacher la diffusion de surface et de modifier l'\u00e9nergie des joints de grains (Mountain).<\/p>\n<p>Le carbure de silicium est une c\u00e9ramique industrielle impressionnante dont les diverses propri\u00e9t\u00e9s m\u00e9caniques lui conf\u00e8rent une valeur inestimable dans divers contextes industriels. Avec une conductivit\u00e9 thermique \u00e9lev\u00e9e et de faibles taux de dilatation thermique, son utilisation dans l'\u00e9lectronique de puissance pour les syst\u00e8mes d'entra\u00eenement des v\u00e9hicules \u00e9lectriques terrestres est devenue plus courante que jamais. En outre, les caract\u00e9ristiques \u00e9lectriques du SiC pourraient \u00e9galement remplacer les semi-conducteurs au silicium traditionnels dans les applications \u00e0 plus haute tension telles que les onduleurs de traction pour les v\u00e9hicules \u00e9lectriques et les convertisseurs DC\/DC pour les stations de recharge.<\/p>\n<h2>Propri\u00e9t\u00e9s chimiques<\/h2>\n<p>Le carbure de silicium peut \u00eatre dop\u00e9 avec de l'azote et du phosphore pour former des semi-conducteurs de type n, tandis que le b\u00e9ryllium, le bore, l'aluminium et le gallium peuvent \u00eatre dop\u00e9s pour cr\u00e9er des semi-conducteurs de type p. En raison de sa structure \u00e9troite et sym\u00e9trique, le carbure de silicium constitue une plate-forme id\u00e9ale pour le dopage.<\/p>\n<p>Le mat\u00e9riau r\u00e9fractaire est dur, cassant et thermoconducteur. Il peut supporter des temp\u00e9ratures et des tensions \u00e9lev\u00e9es, tandis que son faible coefficient de dilatation thermique offre des avantages lorsqu'il est utilis\u00e9 pour des applications soumises \u00e0 des variations de temp\u00e9rature.<\/p>\n<p>Bien que la moissanite naturelle (Csi3SiO6) puisse \u00eatre trouv\u00e9e dans les m\u00e9t\u00e9orites et la kimberlite, la plupart du carbure de silicium vendu aujourd'hui est synth\u00e9tique. Il est chimiquement inerte car il r\u00e9siste \u00e0 la corrosion par les acides organiques et les alcalis, \u00e0 l'exception des acides fluorhydrique et sulfurique ; il est insoluble dans l'eau ou d'autres solvants, mais soluble dans les alcalis fondus tels que le NaOH ou le KOH.<\/p>\n<h2>Propri\u00e9t\u00e9s \u00e9lectriques<\/h2>\n<p>Le carbure de silicium (SiC) est un mat\u00e9riau semi-conducteur, situ\u00e9 entre les m\u00e9taux (qui conduisent l'\u00e9lectricit\u00e9) et les isolants (qui ne la conduisent pas). Les propri\u00e9t\u00e9s \u00e9lectriques du SiC d\u00e9pendent de la temp\u00e9rature et des impuret\u00e9s pr\u00e9sentes dans sa composition : \u00e0 basse temp\u00e9rature, il se comporte comme un isolant, tandis qu'\u00e0 plus haute temp\u00e9rature, sa conductivit\u00e9 devient perceptible. La conductivit\u00e9 du SiC peut encore \u00eatre am\u00e9lior\u00e9e par l'ajout d'impuret\u00e9s d'aluminium, de bore ou de gallium, qui augmentent les porteurs de charge libres et transforment le SiC en semi-conducteur de type P.<\/p>\n<p>La combinaison des propri\u00e9t\u00e9s physiques et chimiques de l'argile en fait un mat\u00e9riau int\u00e9ressant dans diverses industries, qu'il s'agisse des plaques de c\u00e9ramique qui augmentent la r\u00e9sistance \u00e0 l'abrasion et la force de freinage, ou de sa conductivit\u00e9 thermique \u00e9lev\u00e9e et de son faible coefficient de dilatation qui lui permettent d'\u00eatre utilis\u00e9e dans des applications \u00e0 haute temp\u00e9rature.<\/p>\n<p>En outre, sa bande interdite unique lui permet de fonctionner \u00e0 des tensions et \u00e0 des fr\u00e9quences plus \u00e9lev\u00e9es que l'\u00e9lectronique traditionnelle \u00e0 base de silicium, ce qui en fait le mat\u00e9riau id\u00e9al pour les dispositifs de puissance tels que les diodes, les transistors et les thyristors.<\/p>\n<h2>Propri\u00e9t\u00e9s thermiques<\/h2>\n<p>Le carbure de silicium (SiC) est une c\u00e9ramique inorganique dot\u00e9e de propri\u00e9t\u00e9s thermiques sup\u00e9rieures, ce qui lui permet d'\u00eatre utilis\u00e9 dans de nombreuses applications. Le carbure de silicium est utilis\u00e9 dans des applications telles que les pi\u00e8ces r\u00e9sistantes \u00e0 l'usure et les abrasifs en raison de sa duret\u00e9, dans les r\u00e9fractaires et les c\u00e9ramiques en raison de sa r\u00e9sistance \u00e0 la chaleur et de sa faible dilatation thermique, ainsi que dans l'\u00e9lectronique en raison de sa capacit\u00e9 \u00e0 conduire l'\u00e9lectricit\u00e9 \u00e0 des temp\u00e9ratures extr\u00eames.<\/p>\n<p>Le SiC est un conducteur thermique efficace en raison de sa structure cristalline cubique diamant\u00e9e dont la moiti\u00e9 des atomes est remplac\u00e9e par du silicium, ce qui lui conf\u00e8re une conductivit\u00e9 thermique sup\u00e9rieure. Le SiC pr\u00e9sente une bande interdite efficace qui permet aux \u00e9lectrons de se d\u00e9placer facilement entre ses bandes de valence et de conduction, contrairement aux isolants qui n\u00e9cessitent des quantit\u00e9s excessives d'\u00e9nergie pour que les \u00e9lectrons traversent cet espace entre leurs bandes.<\/p>\n<p>La structure cristalline du SiC peut prendre diff\u00e9rentes formes, appel\u00e9es polytypes. Chaque polytype est constitu\u00e9 de couches empil\u00e9es selon des s\u00e9quences d'empilement sp\u00e9cifiques qui donnent lieu \u00e0 des arrangements atomiques uniques, ce qui conf\u00e8re au SiC une chaleur sp\u00e9cifique extr\u00eamement \u00e9lev\u00e9e et un faible coefficient de dilatation thermique.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Silicon carbide, or SiC, is an extremely strong and durable material with some unique electrical properties. 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