碳化硅特性

碳化硅（SiC）是一种极其耐用的材料，莫氏硬度高达 9 级，其美观程度可与钻石媲美。

EAG 实验室在使用块状和空间分辨分析技术分析碳化硅的这些特性方面拥有丰富的经验。它既可用作电绝缘体，也可用作半导体。

硬度

碳化硅是世界上最硬的物质之一，在莫氏硬度表上排名第九，硬度仅次于金刚石。碳化硼和金刚石的硬度比碳化硅还要高--碳化硅的其他用途包括切割工具、防弹背心、汽车零件和天文望远镜的镜面。碳化硅表面坚硬，强度高，非常适合用作切割磨料和切割工具、结构材料（防弹背心）、汽车零件和天文望远镜的反射镜！

抗热震陶瓷是一种硬度极高的非氧化陶瓷。由于其强度高、热导率高、热膨胀率低、抗氧化能力强，因此是一种不可或缺的耐火材料。

碳化硅（原子序数为 14）和碳（原子序数为 6）形成了一种称为碳化硅的无机化合物，其两个主配位四面体由共价结合在一起的四个碳原子和四个硅原子组成，形成了一种异常坚固和刚硬的紧密堆积结构，具有超强的强度和刚度；其多面体甚至可以堆积形成多面体。碳化硅具有宽带隙半导体特性，从轨道状态释放电子所需的能量是硅的三倍。

耐腐蚀性

碳化硅最重要的特性是耐腐蚀。碳化硅不仅能耐盐酸、硫酸和氢氟酸等侵蚀性最强的酸、碱和溶剂，还能耐硝酸或蒸汽等氧化性介质，甚至还具有优异的绝缘性能，可防止极端温度或电场对其造成损害。

烧结碳化硅因其致密性、硬度、宽带隙半导体特性而具有出色的耐热性，可降低导带偏移所消耗的电子能量，而且热膨胀系数低。

烧结添加剂、晶界相和孔隙率的存在也能增强耐腐蚀性；它们的类型和数量取决于腐蚀与其他环境反应的速度。

碳化硅的氧化态可以通过碳作为钝化剂进行控制，从而帮助降低腐蚀率，延长产品在使用中氧化环境下的使用寿命。

导热性

碳化硅是一种硬度极高的材料，介于氧化铝（莫氏9级）和金刚石（莫氏10级）之间。由于碳化硅兼具硬度和热稳定性，因此在要求苛刻的机械应用中，碳化硅是耐磨材料和耐火材料部件的绝佳材料选择。

此外，由于硅橡胶具有出色的抗热震性和较低的热膨胀率，因此非常适合用于高温环境和管道系统中的部件。

碳化硅可以掺杂各种元素来改变其电子特性。掺入氮或磷会将其转变为 n 型半导体，而掺入铍、硼或铝则会将其转变为 p 型半导体。

碳化硅价带和导带之间的带隙差异使电子更难在两个带之间切换，从而使其在变得脆弱和分解之前所能承受的电场比硅高出 10 倍。

导电性

碳化硅具有一系列电气特性，可通过掺杂进行定制。掺杂是指在晶体结构中加入杂质，以形成能导电的自由电子和空穴，从而使碳化硅的导电率比硅高出十倍。

碳化硅的电气特性主要由其带隙决定。原子价带和导带能级之间的差异决定了它能承受多大的电场；碳化硅的带隙比同类硅更宽，因此它能承受的电压几乎是同类硅的两倍。

高耐压性使钕成为电动汽车电源设备的理想材料，可延长行驶距离并提高电池管理效率。此外，与氮化镓等替代品相比，钕的重量更轻，这使电力电子设备制造商能够大幅减小尺寸和重量，同时以最小的热膨胀系数承受高温。