Silīcija karbīda īpašības

Silīcija karbīds (SiC) ir ļoti izturīgs materiāls ar ārkārtīgi augstu cietības pakāpi pēc Mosa skalas - 9, un tā estētiskā pievilcība ir līdzvērtīga dimanta estētiskajai pievilcībai.

EAG Laboratories ir plaša pieredze šo īpašību analīzē, izmantojot masveida un telpiski izšķirtas analītiskās metodes. Tas var kalpot gan kā elektriskais izolators, gan kā pusvadītājs.

Cietība

Silīcija karbīds ir viena no cietākajām vielām pasaulē, kas pēc cietības Mosa skalā ierindojas devītajā vietā un pēc cietības ir otrais aiz dimanta. Bora karbīds un dimants ir vēl cietāki par silīcija karbīdu - to izmanto arī griezējinstrumentiem, bruņuvestēm, automobiļu detaļām un astronomisko teleskopu spoguļiem. Silīcija karbīda cietā un izturīgā virsma ir lieliski izmantojama kā griešanas abrazīvs un griezējinstrumenti, konstrukciju materiāli (bruņuvestes), automobiļu detaļas un teleskopu izmantotie spoguļi!

Termiski triecienizturīga keramika ir ļoti cieta, neoksidēta keramika. Pateicoties tās izturībai, augstajai siltumvadītspējai, zemajai termiskajai izplešanās pakāpei un lieliskajai izturībai pret oksidēšanos, tā ir neaizstājams ugunsizturīgs materiāls.

Silīcija karbīds (atomu skaits 14) un ogleklis (atomu skaits 6) veido neorganisku savienojumu, kas pazīstams kā silīcija karbīds, ar diviem primārajiem koordinācijas tetraedriem, ko veido kovalenti saistīti četri oglekļa un četri silīcija atomi, kas kovalenti saistīti kopā, veidojot ārkārtīgi spēcīgu un stingru ciešu struktūru ar izcilu izturību un stingrību; tā politipi var pat sakrāties viens uz otra, veidojot politipus. Silīcija karbīds nodrošina plašas joslas spraugas pusvadītāja īpašības, kam nepieciešama trīs reizes mazāka enerģija, lai atbrīvotu elektronus no orbitālajiem stāvokļiem salīdzinājumā ar silīciju.

Izturība pret koroziju

Silīcija karbīda svarīgākā īpašība ir izturība pret koroziju. Tas ir ne tikai izturīgs pret visagresīvākajām skābēm (sālsskābi, sērskābi un fluorūdeņražskābi), bāzēm un šķīdinātājiem, kā arī pret oksidējošām vielām, piemēram, slāpekļskābi vai tvaiku, bet tam piemīt pat lieliskas izolācijas īpašības pret bojājumiem, ko rada ekstremālas temperatūras vai elektriskie lauki.

Sinterētais silīcija karbīds nodrošina lielisku termisko pretestību, pateicoties tā blīvumam, cietībai, plaša joslas starpības pusvadītāja īpašībām, kas ļauj samazināt elektronu enerģijas patēriņu vadītspējas joslas maiņai, un tā zemajam termiskās izplešanās koeficientam.

Izturību pret koroziju var palielināt arī ar saķepināšanas piedevām, graudu robežfāzēm un porainību; to veids un daudzums ir atkarīgs no tā, cik ātri korozija reaģē ar citām vidēm.

Silīcija karbīda oksidācijas stāvokļus var kontrolēt, ogleklim darbojoties kā pasivācijas aģentam, palīdzot samazināt korozijas ātrumu un pagarināt izstrādājumu kalpošanas laiku, ja tie ir pakļauti ekspluatācijas oksidējošai videi.

Siltumvadītspēja

Silīcija karbīds ir ārkārtīgi ciets materiāls, kas atrodas kaut kur starp alumīnija oksīdu (9. vieta Mosa skalā) un dimantu (10. vieta). Pateicoties cietības un termiskās stabilitātes kombinācijai, silīcija karbīds ir lielisks materiāls, ko var izmantot sarežģītās mehāniskās detaļās, kas paredzētas nodilumizturīgiem materiāliem, kā arī ugunsizturīgiem materiāliem.

Pateicoties izcilajai izturībai pret termisko triecienu un zemajai termiskajai izplešanās pakāpei, silikona gumija ir labi piemērota izmantošanai augsttemperatūras vidēs un cauruļvadu sistēmās izmantotajos komponentos.

Silīcija karbīdu var leģēt ar dažādiem elementiem, lai mainītu tā elektroniskās īpašības. Dopējot to ar slāpekli vai fosforu, tas kļūst par n tipa pusvadītāju, savukārt, ja to dopē ar beriliju, boru vai alumīniju, tas kļūst par p tipa pusvadītāju.

Silīcija karbīda joslas starpība starp valences un vadītspējas joslām apgrūtina elektronu pārslēgšanos starp abām joslām, tāpēc tas spēj izturēt līdz pat 10x vairāk elektrisko lauku, pirms kļūst trauslāks un sabojājas, nekā silikons.

Elektriskā vadītspēja

Silīcija karbīds piedāvā virkni elektrisko īpašību, kuras var pielāgot ar dopingu. Dopēšana ietver piemaisījumu pievienošanu tā kristāliskajā struktūrā, lai veidotu brīvus elektronus un caurumus, kas vada elektrību, tādējādi nodrošinot SiC elektrovadītspēju, kas ir desmit reizes lielāka nekā silīcijam.

Silīcija karbīda elektriskās īpašības lielā mērā nosaka tā joslas sprauga. Šī starpība starp atoma valences joslas un vadītspējas joslas enerģijas līmeņiem nosaka, cik lielu elektrisko lauku tas var izturēt; silīcija karbīds var lepoties ar plašāku joslas spraugu nekā tā silīcija kolēģis, kas ļauj tam izturēt gandrīz divreiz lielāku spriegumu.

Augsta sprieguma pretestība padara neodīmu ideāli piemērotu izmantošanai elektrisko transportlīdzekļu barošanas ierīcēs, nodrošinot garāku braukšanas attālumu un lielāku akumulatora vadības efektivitāti. Turklāt tā mazāks svars salīdzinājumā ar alternatīvām, piemēram, gallija nitrīdu, ļauj energoelektronikas ražotājiem ievērojami samazināt izmērus un svaru, vienlaikus izturot augstas temperatūras ar minimālu termiskās izplešanās koeficientu.