Silisyum Karbür Özellikleri

Silisyum Karbür (SiC), Mohs ölçeğine göre 9 sertlik derecesine ve elmasınkine rakip estetik çekiciliğe sahip son derece dayanıklı bir malzemedir.

EAG Laboratuvarları, yığın ve uzamsal olarak çözümlenmiş analitik teknikler kullanarak SiC'yi bu özellikler açısından analiz etme konusunda kapsamlı deneyime sahiptir. Hem elektrik yalıtkanı hem de yarı iletken olarak kullanılabilir.

Sertlik

Silisyum karbür dünyanın en sert maddelerinden biridir, Mohs ölçeğinde dokuzuncu sırada yer alır ve sertlik açısından elmastan sonra ikinci sıradadır. Bor karbür ve elmas silisyum karbürden bile daha serttir - diğer kullanım alanları arasında kesici aletler, kurşun geçirmez yelekler, otomobil parçaları ve astronomik teleskoplar için aynalar bulunmaktadır. Silisyum karbürün sert ve güçlü yüzeyi, kesme aşındırıcıları ve kesme aletleri, yapısal malzemeler (kurşun geçirmez yelekler), otomobil parçaları ve teleskoplar tarafından kullanılan aynalar olarak kullanım için mükemmeldir!

Termal şoka dayanıklı seramik, son derece sert, oksit içermeyen bir seramiktir. Mukavemeti, yüksek ısıl iletkenliği, düşük ısıl genleşme oranı ve oksidasyona karşı mükemmel direnci sayesinde vazgeçilmez bir refrakter malzemedir.

Silisyum karbür (atom numarası 14) ve karbon (atom numarası 6), silisyum karbür olarak bilinen inorganik bir bileşik oluşturur; dört karbon ve dört silisyum atomunun kovalent olarak birbirine bağlanmasıyla oluşan iki birincil koordinasyon tetrahedrası, üstün mukavemet ve sertliğe sahip son derece güçlü ve sert bir yakın paketlenmiş yapı oluşturur; çoklu tipleri çoklu tipler oluşturmak için bile istiflenebilir. Silisyum karbür, elektronları yörünge durumlarından kurtarmak için silisyuma kıyasla üç kat daha az enerji gerektiren geniş bant aralıklı yarı iletken özellikler sağlar.

Korozyon Direnci

Silisyum karbürün en önemli özelliği korozyona karşı direncidir. Sadece akla gelebilecek en agresif asitlere (hidroklorik, sülfürik ve hidroflorik), bazlara ve çözücülere ve ayrıca nitrik asit veya buhar gibi oksitleyici ortamlara karşı dirençli olmakla kalmaz, aynı zamanda aşırı sıcaklıklar veya elektrik alanlarından kaynaklanan hasarlara karşı mükemmel yalıtım özelliklerine sahiptir.

Sinterlenmiş silisyum karbür, yoğun yapısı, sertliği, iletim bandı kayması için daha düşük elektron enerjisi tüketimine izin veren geniş bant aralığı yarı iletken özellikleri ve düşük termal genleşme katsayısı nedeniyle mükemmel termal direnç sunar.

Korozyon direnci ayrıca sinterleme katkıları, tane sınırı fazları ve gözenekliliğin varlığıyla da artırılabilir; bunların türü ve miktarı korozyonun diğer ortamlarla ne kadar hızlı reaksiyona girdiğine bağlıdır.

Silisyum karbür oksidasyon durumları, karbonun pasifleştirici bir ajan olarak hareket etmesiyle kontrol edilebilir, korozyon oranlarını azaltmaya ve hizmet içi oksitleyici ortamlara maruz kaldığında ürün ömrünü uzatmaya yardımcı olur.

Termal İletkenlik

Silisyum karbür, alümina (Mohs ölçeğinde 9) ile elmas (10) arasında bir yerde bulunan son derece sert bir malzemedir. Sertlik ve termal kararlılık kombinasyonu nedeniyle silisyum karbür, refrakterlerin yanı sıra aşınmaya dayanıklı malzemelere dayanacak şekilde tasarlanmış parçalardaki zorlu mekanik uygulamalar için mükemmel bir malzeme seçimi yapar.

Ayrıca, termal şoka karşı mükemmel direnci ve düşük termal genleşme oranı nedeniyle silikon kauçuk, yüksek sıcaklıklı ortamlarda ve boru sistemlerinde kullanılan bileşenlerde kullanım için çok uygundur.

Silisyum Karbür, elektronik özelliklerini değiştirmek için çeşitli elementlerle katkılanabilir. Azot veya fosfor ile katkılanması onu n tipi bir yarı iletkene dönüştürürken berilyum, bor veya alüminyum ile katkılanması onu p tipi bir yarı iletkene dönüştürecektir.

Silisyum karbürün valans ve iletim bantları arasındaki bant aralığı farkı, elektronların iki bant arasında geçiş yapmasını zorlaştırarak kırılgan hale gelmeden ve parçalanmadan önce silikona kıyasla 10 kat daha fazla elektrik alanına dayanmasını sağlar.

Elektriksel İletkenlik

Silisyum karbür, katkılama yoluyla uyarlanabilen bir dizi elektriksel özellik sunar. Katkılama, elektriği ileten serbest elektronlar ve delikler oluşturmak için kristal yapısına safsızlıkların eklenmesini içerir ve SiC'ye silikondan on kat daha fazla iletkenlik değerleri verir.

Silisyum karbürün elektriksel özellikleri büyük ölçüde bant aralığı tarafından belirlenir. Bir atomun valans bandı ve iletim bandının enerji seviyeleri arasındaki bu fark, ne kadar elektrik alanına dayanabileceğini belirler; silisyum karbür, silikon muadilinden daha geniş bir bant aralığına sahiptir ve neredeyse iki kat daha fazla voltajı tolere etmesine izin verir.

Yüksek voltaj direnci, neodimyumu elektrikli araç güç cihazlarında kullanım için ideal hale getirerek daha uzun sürüş mesafeleri ve daha yüksek pil yönetimi verimliliği sağlar. Ayrıca, galyum nitrür gibi alternatiflere kıyasla daha hafif olması, güç elektroniği üreticilerinin boyut ve ağırlığı önemli ölçüde azaltmasına ve minimum termal genleşme katsayısı ile yüksek sıcaklıklara dayanmasına olanak tanır.