Karbid k\u0159em\u00edku (SiC) je extr\u00e9mn\u011b odoln\u00fd materi\u00e1l, kter\u00fd je schopen odol\u00e1vat vysok\u00fdm teplot\u00e1m a elektrick\u00e9mu nam\u00e1h\u00e1n\u00ed a z\u00e1rove\u0148 m\u00e1 vynikaj\u00edc\u00ed vlastnosti proti od\u011bru.<\/p>\n
\u010cist\u00fd SiC je elektrick\u00fd izolant, av\u0161ak s pe\u010dliv\u011b nanesen\u00fdmi p\u0159\u00edm\u011bsemi se m\u016f\u017ee p\u0159em\u011bnit na polovodi\u010dov\u00fd materi\u00e1l. Dopov\u00e1n\u00ed hlin\u00edkem a b\u00f3rem vede k polovodi\u010d\u016fm typu p, zat\u00edmco dopov\u00e1n\u00ed dus\u00edkem a fosforem vytv\u00e1\u0159\u00ed polovodi\u010de typu n.<\/p>\n
Karbid k\u0159em\u00edku je d\u00edky sv\u00e9 \u0161irok\u00e9 p\u00e1sov\u00e9 meze\u0159e vhodn\u011bj\u0161\u00ed pro vy\u0161\u0161\u00ed teploty a nap\u011bt\u00ed ne\u017e jin\u00e9 polovodi\u010de, co\u017e jej p\u0159edur\u010duje k pou\u017eit\u00ed ve v\u00fdkonn\u00e9 v\u00fdkonov\u00e9 elektronice, jako jsou diody, tranzistory a tyristory.<\/p>\n
Hodnota p\u00e1sma je energetick\u00e1 mezera mezi vodivostn\u00edm a valen\u010dn\u00edm p\u00e1sem materi\u00e1lu, kter\u00e1 ur\u010duje, zda j\u00edm mohou proch\u00e1zet elektrony. Je ur\u010dena velikost\u00ed atomu a um\u00edst\u011bn\u00edm v n\u011bm - men\u0161\u00ed atomy maj\u00ed v\u011bt\u0161\u00ed hodnoty p\u00e1smov\u00e9 mezery. Legov\u00e1n\u00ed ji m\u016f\u017ee d\u00e1le m\u011bnit; zvl\u00e1\u0161t\u011b velk\u00e9 hodnoty vykazuj\u00ed nitridy III-V.<\/p>\n
\u0160irok\u00e9 p\u00e1smov\u00e9 mezery umo\u017e\u0148uj\u00ed elektron\u016fm snadn\u011bj\u0161\u00ed pr\u016fchod materi\u00e1ly a p\u0159en\u00e1\u0161ej\u00ed s sebou v\u011bt\u0161\u00ed mno\u017estv\u00ed energie, co\u017e vede k v\u011bt\u0161\u00edmu elektrick\u00e9mu proudu a lep\u0161\u00ed absorpci sv\u011btla. \u0160ir\u0161\u00ed p\u00e1sov\u00e9 mezery nav\u00edc \u00fa\u010dinn\u011bji absorbuj\u00ed sv\u011btlo.<\/p>\n
Energetick\u00e9 hladiny v materi\u00e1lu ur\u010duj\u00ed, zda se chov\u00e1 jako vodi\u010d, izolant nebo polovodi\u010d. Fermiho energie, nejvy\u0161\u0161\u00ed hladina obsazen\u00e1 pevn\u00fdmi l\u00e1tkami p\u0159i n\u00edzk\u00fdch teplot\u00e1ch, ur\u010duje, kam spadaj\u00ed valen\u010dn\u00ed i vodivostn\u00ed p\u00e1sy; pokud se nach\u00e1zej\u00ed v jednom z nich, \u00fa\u010dastn\u00ed se jich v\u0161echny elektrony dostupn\u00e9 pro vazbu; v opa\u010dn\u00e9m p\u0159\u00edpad\u011b izolanty nemohou v\u00e9st tak voln\u011b, proto\u017ee nejsou p\u0159\u00edtomny elektrony, kter\u00e9 by vedly vodiv\u00e9 dr\u00e1hy.<\/p>\n
Fermiho energie le\u017e\u00ed uvnit\u0159 vodivostn\u00edho p\u00e1su; pokud jsou p\u0159\u00edtomny elektrony, kter\u00e9 se mohou pod\u00edlet na veden\u00ed. To je typick\u00e9 pro polovodi\u010de.<\/p>\n
Dopov\u00e1n\u00ed umo\u017e\u0148uje manipulovat s elektrickou vodivost\u00ed slinut\u00e9ho por\u00e9zn\u00edho SiC p\u0159id\u00e1n\u00edm ne\u010distot do jeho krystalov\u00e9 struktury, \u010d\u00edm\u017e se vytvo\u0159\u00ed v\u00edce voln\u00fdch elektron\u016f nebo d\u011br a \u00fa\u010dinn\u011b se zm\u011bn\u00ed jeho elektrick\u00e1 vodivost. Tento proces se b\u011b\u017en\u011b pou\u017e\u00edv\u00e1 p\u0159i v\u00fdrob\u011b elektronick\u00fdch za\u0159\u00edzen\u00ed, jako jsou diody, tranzistory, tyristory a fotovoltaick\u00e9 \u010dl\u00e1nky. Vypln\u011bn\u00edm ni\u017e\u0161\u00edch energetick\u00fdch hladin atomy b\u00f3ru m\u016f\u017ee p\u0159id\u00e1n\u00ed b\u00f3ru zv\u00fd\u0161it elektrickou vodivost slinut\u00e9 por\u00e9zn\u00ed keramiky SiC. V d\u016fsledku toho tato technologie sni\u017euje odpor a z\u00e1rove\u0148 zu\u017euje deple\u010dn\u00ed oblasti v krystalick\u00fdch m\u0159\u00ed\u017ek\u00e1ch, \u010d\u00edm\u017e se zu\u017euj\u00ed odporov\u00e9 z\u00f3ny a zu\u017euj\u00ed deple\u010dn\u00ed oblasti pro vy\u0161\u0161\u00ed \u00fa\u010dinnost v za\u0159\u00edzen\u00edch pracuj\u00edc\u00edch p\u0159i vy\u0161\u0161\u00edch teplot\u00e1ch a nap\u011bt\u00edch ne\u017e jejich prot\u011bj\u0161ky na b\u00e1zi k\u0159em\u00edku.<\/p>\n
Karbid k\u0159em\u00edku se vyzna\u010duje vysokou tepelnou vodivost\u00ed a n\u00edzk\u00fdm koeficientem tepeln\u00e9 rozta\u017enosti, co\u017e z n\u011bj \u010din\u00ed vynikaj\u00edc\u00ed materi\u00e1l pro aplikace vy\u017eaduj\u00edc\u00ed \u0159\u00edzen\u00ed tepla. Krom\u011b toho je tento materi\u00e1l velmi u\u017eite\u010dn\u00fd d\u00edky sv\u00e9 m\u011brn\u00e9 tepeln\u00e9 kapacit\u011b - mno\u017estv\u00ed energie na jednotku hmotnosti, kterou dok\u00e1\u017ee absorbovat. Jeho \u00fa\u010dinn\u00e9 vlastnosti p\u0159i p\u0159enosu tepla nav\u00edc sni\u017euj\u00ed riziko tepeln\u00e9ho nam\u00e1h\u00e1n\u00ed nebo vzniku mikrotrhlin, zat\u00edmco jeho n\u00edzk\u00fd koeficient tepeln\u00e9 rozta\u017enosti zaji\u0161\u0165uje minim\u00e1ln\u00ed riziko vzniku nap\u011bt\u00ed nebo mikrotrhlin.<\/p>\n
Tepeln\u00e1 vodivost materi\u00e1l\u016f z\u00e1vis\u00ed na hustot\u011b jejich atomov\u00e9ho nebo molekul\u00e1rn\u00edho uspo\u0159\u00e1d\u00e1n\u00ed, p\u0159i\u010dem\u017e u kov\u016f se hustota uspo\u0159\u00e1d\u00e1n\u00ed s rostouc\u00ed teplotou sni\u017euje v d\u016fsledku zv\u00fd\u0161en\u00fdch vibra\u010dn\u00edch pohyb\u016f jejich atom\u016f a molekul, \u010d\u00edm\u017e se sni\u017euje st\u0159edn\u00ed voln\u00e1 dr\u00e1ha krystalovou m\u0159\u00ed\u017ekou. U nekov\u016f jsou v\u0161ak vztahy slo\u017eit\u011bj\u0161\u00ed; zvy\u0161uj\u00edc\u00ed se hustota obal\u016f m\u016f\u017ee tepelnou vodivost zvy\u0161ovat, ale je d\u016fle\u017eit\u00e9 nep\u0159ehl\u00e9dnout dal\u0161\u00ed faktory, kter\u00e9 ji mohou m\u011bnit, jako je nap\u0159\u00edklad rozptyl elektronov\u00fdch fonon\u016f.<\/p>\n
Chemick\u00e9 slo\u017een\u00ed a podm\u00ednky zpracov\u00e1n\u00ed por\u00e9zn\u00edho karbidu k\u0159em\u00edku mohou z\u00e1sadn\u011b ovlivnit jeho elektrick\u00e9 vlastnosti, nap\u0159\u00edklad vodivost. Aby byla zachov\u00e1na jednotnost a maximalizov\u00e1n pozitivn\u00ed dopad na elektrotepeln\u00e9 vlastnosti por\u00e9zn\u00edch materi\u00e1l\u016f karbidu k\u0159em\u00edku, m\u011bly by b\u00fdt pou\u017eit\u00e9 dopanty rovnom\u011brn\u011b rozd\u011bleny v ka\u017ed\u00e9 \u0161ar\u017ei materi\u00e1lu obsahuj\u00edc\u00edho dopanty pou\u017eit\u00e9 pro \u00fa\u010dely dopov\u00e1n\u00ed. Rovn\u011b\u017e je nezbytn\u00e9, aby jejich koncentra\u010dn\u00ed \u00farovn\u011b byly spr\u00e1vn\u00e9; k tomuto c\u00edli mohou pomoci objemov\u00e9 a prostorov\u011b rozli\u0161en\u00e9 analytick\u00e9 metody.<\/p>\n
Karbid k\u0159em\u00edku je d\u00edky sv\u00e9mu \u0161irok\u00e9mu p\u00e1smu a vynikaj\u00edc\u00ed tepeln\u00e9 vodivosti ide\u00e1ln\u00edm polovodi\u010dov\u00fdm materi\u00e1lem pro mnoho r\u016fzn\u00fdch aplikac\u00ed. \u010casto se pou\u017e\u00edv\u00e1 v za\u0159\u00edzen\u00edch v\u00fdkonov\u00e9 elektroniky, v\u010detn\u011b diod, tranzistor\u016f a tyristor\u016f, kde je d\u00edky sv\u00e9 vynikaj\u00edc\u00ed odolnosti v\u016f\u010di vy\u0161\u0161\u00edm nap\u011bt\u00edm a teplot\u00e1m vhodn\u00fdm materi\u00e1lem. Krom\u011b toho jeho vysok\u00e1 m\u011brn\u00e1 tepeln\u00e1 kapacita umo\u017e\u0148uje rychle a efektivn\u011b absorbovat a odv\u00e1d\u011bt velk\u00e9 mno\u017estv\u00ed energie.<\/p>\n
Laborato\u0159e EAG maj\u00ed bohat\u00e9 zku\u0161enosti s testov\u00e1n\u00edm a anal\u00fdzou elektronick\u00fdch vlastnost\u00ed karbidu k\u0159em\u00edku. Na\u0161e pokro\u010dil\u00e9 analytick\u00e9 techniky mohou pomoci pochopit, jak r\u016fzn\u00e9 dopanty ovliv\u0148uj\u00ed elektronick\u00e9 a tepeln\u00e9 vlastnosti karbidu k\u0159em\u00edku. D\u00e1le m\u016f\u017eeme zajistit, aby v\u00e1\u0161 karbid k\u0159em\u00edku obsahoval dostate\u010dn\u00e9 mno\u017estv\u00ed dopant\u016f typu n, jako je dus\u00edk a fosfor, nebo dopant\u016f typu p, jako je berylium, b\u00f3r nebo hlin\u00edk - a aby se v jeho slo\u017een\u00ed nevyskytovaly ne\u017e\u00e1douc\u00ed kontaminanty.<\/p>\n
Odpor m\u011b\u0159\u00ed m\u00edru, do jak\u00e9 vodiv\u00e9 materi\u00e1ly blokuj\u00ed elektrick\u00fd proud. M\u011b\u0159\u00ed, jak siln\u011b se br\u00e1n\u00ed pohybu elektron\u016f, a m\u00e1 jednotky SI ohm (). Odpor kov\u016f se pohybuje v rozmez\u00ed 0 a\u017e 100 ohm\u016f; vy\u0161\u0161\u00ed \u010d\u00edsla znamenaj\u00ed v\u011bt\u0161\u00ed odpor proti toku elektron\u016f; del\u0161\u00ed vodi\u010de maj\u00ed obvykle ni\u017e\u0161\u00ed hodnoty odporu ne\u017e krat\u0161\u00ed.<\/p>\n
Elektrick\u00fd odpor karbidu k\u0159em\u00edku le\u017e\u00ed mezi zlatem a sklem. A\u010dkoli se karbid k\u0159em\u00edku v \u010dist\u00e9m stavu chov\u00e1 jako izolant, lze jej u\u010dinit polovodiv\u00fdm dopov\u00e1n\u00edm hlin\u00edkem, b\u00f3rem, heliem a dus\u00edkem; p\u0159id\u00e1n\u00ed t\u011bchto p\u0159\u00edm\u011bs\u00ed umo\u017e\u0148uje vznik polovodi\u010d\u016f typu P a N s polovodiv\u00fdmi vlastnostmi a p\u0159ep\u00ednatelnost\u00ed v z\u00e1vislosti na teplot\u011b nebo nap\u011bt\u00ed.<\/p>\n
Karbid k\u0159em\u00edku je d\u00edky sv\u00e9 n\u00edzk\u00e9 hodnot\u011b odporu ide\u00e1ln\u00ed pro aplikace v\u00fdkonov\u00e9 elektroniky, kter\u00e9 vy\u017eaduj\u00ed \u0161irok\u00e9 teplotn\u00ed rozsahy. Karbid k\u0159em\u00edku je nav\u00edc odoln\u00fd v\u016f\u010di mechanick\u00e9mu nam\u00e1h\u00e1n\u00ed, tak\u017ee se mu da\u0159\u00ed i v n\u00e1ro\u010dn\u00fdch podm\u00ednk\u00e1ch, kde by tradi\u010dn\u011bj\u0161\u00ed materi\u00e1ly selhaly.<\/p>\n
Karbid k\u0159em\u00edku je d\u00edky sv\u00e9mu \u0161irok\u00e9mu teplotn\u00edmu rozsahu vhodn\u00fd pro za\u0159\u00edzen\u00ed pro p\u0159em\u011bnu energie, jako jsou m\u011bni\u010de, usm\u011br\u0148ova\u010de a DC\/DC regul\u00e1tory. Jeho v\u011bt\u0161\u00ed p\u00e1sov\u00e1 mezera nav\u00edc umo\u017e\u0148uje efektivn\u011bj\u0161\u00ed p\u0159enos elektrick\u00e9 energie ne\u017e polovodi\u010de s men\u0161\u00edmi p\u00e1sov\u00fdmi mezerami.<\/p>\n
P\u00f3rovitost por\u00e9zn\u00edho karbidu k\u0159em\u00edku zvy\u0161uje jeho elektrick\u00fd odpor. Tento trend lze vysv\u011btlit sn\u00ed\u017eenou vodivost\u00ed elektron\u016f p\u0159es p\u00f3ry. Svou roli v tom hraje chemick\u00e9 slo\u017een\u00ed a podm\u00ednky zpracov\u00e1n\u00ed.<\/p>\n
Odpor materi\u00e1l\u016f lze vypo\u010d\u00edtat vyd\u011blen\u00edm elektrick\u00e9ho proudu, kter\u00fd jimi proch\u00e1z\u00ed, p\u0159ilo\u017een\u00fdm nap\u011bt\u00edm a v\u00fdsledek vyj\u00e1d\u0159it v ohmech na metr (OHMS\/m). Tato jednotka umo\u017e\u0148uje porovn\u00e1vat odpor r\u016fzn\u00fdch vodi\u010d\u016f: m\u011b\u010f je pova\u017eov\u00e1na za vynikaj\u00edc\u00ed vodi\u010d, zat\u00edmco \u017eelezo m\u00e1 vy\u0161\u0161\u00ed hodnoty odporu.<\/p>\n
Dielektrick\u00e1 pevnost m\u011b\u0159\u00ed maxim\u00e1ln\u00ed elektrick\u00fd proud, kter\u00fd materi\u00e1l snese, ne\u017e dojde k dielektrick\u00e9mu pr\u016frazu, co\u017e je d\u016fle\u017eit\u00e9 krit\u00e9rium p\u0159i posuzov\u00e1n\u00ed kvality izolace p\u0159i pou\u017eit\u00ed ve vysokonap\u011b\u0165ov\u00fdch aplikac\u00edch, jako je v\u00fdkonov\u00e1 elektronika. Zkou\u0161ka obvykle zahrnuje p\u0159ilo\u017een\u00ed nap\u011bt\u00ed, dokud nedojde k dielektrick\u00e9mu pr\u016frazu, a zaznamen\u00e1n\u00ed v\u00fdsledk\u016f ve voltech na milimetr (V\/m, MV\/m nebo voltech na centimetr).<\/p>\n
Karbid k\u0159em\u00edku (SiC) je anorganick\u00e1 chemick\u00e1 slou\u010denina slo\u017een\u00e1 z k\u0159em\u00edku a uhl\u00edku. Jako polovodi\u010dov\u00fd materi\u00e1l se \u0161irokou energetickou charakteristikou p\u00e1su je SiC ide\u00e1ln\u00ed pro sp\u00ednac\u00ed aplikace, jako jsou trak\u010dn\u00ed m\u011bni\u010de pro elektrick\u00e1 vozidla nebo DC\/DC m\u011bni\u010de v klimatiza\u010dn\u00edch za\u0159\u00edzen\u00edch. D\u00edky sv\u00e9 odolnosti v\u016f\u010di vysok\u00fdm teplot\u00e1m, oxidaci, n\u00e1raz\u016fm, korozi a opot\u0159eben\u00ed je vynikaj\u00edc\u00ed volbou pro brzdy a spojky automobil\u016f nebo keramick\u00e9 desti\u010dky v nepr\u016fst\u0159eln\u00fdch vest\u00e1ch - nemluv\u011b o \u00fa\u010dinn\u00e9m brusn\u00e9m materi\u00e1lu s tvrdost\u00ed 9 na Mohsov\u011b stupnici na rozd\u00edl od 10 u diamantu. Krom\u011b toho je SiC obl\u00edben\u00fdm brusn\u00fdm materi\u00e1lem s tvrdost\u00ed 9 na Mohsov\u011b stupnici na rozd\u00edl od diamantu, kter\u00fd m\u00e1 tvrdost 10.<\/p>\n
Izola\u010dn\u00ed vlastnosti SiC vypl\u00fdvaj\u00ed z jedine\u010dn\u00e9 kombinace k\u0159em\u00edku a uhl\u00edku, kter\u00e9 jsou v krystalov\u00e9 m\u0159\u00ed\u017ece spojeny siln\u00fdmi kovalentn\u00edmi vazbami. SiC je tvrd\u00fd, k\u0159ehk\u00fd a t\u011b\u017eko se rozpad\u00e1, p\u0159esto\u017ee m\u00e1 teplotu t\u00e1n\u00ed vy\u0161\u0161\u00ed ne\u017e 2 000 \u00b0C a n\u00edzk\u00fd koeficient tepeln\u00e9 rozta\u017enosti; nav\u00edc jeho odolnost v\u016f\u010di oxidaci umo\u017e\u0148uje efektivn\u00ed pou\u017eit\u00ed i v drsn\u00e9m prost\u0159ed\u00ed, kde by jin\u00e9 materi\u00e1ly \u010dasem rychle degradovaly.<\/p>\n
SiC je v \u010dist\u00e9m stavu vynikaj\u00edc\u00edm elektrick\u00fdm izolantem, ale dopov\u00e1n\u00ed p\u0159\u00edm\u011bsemi pro dosa\u017een\u00ed polovodi\u010dov\u00fdch efekt\u016f m\u016f\u017ee zm\u011bnit jeho vlastnosti. Dopov\u00e1n\u00ed hlin\u00edkem nebo b\u00f3rem vede k polovodi\u010dov\u00e9mu chov\u00e1n\u00ed typu P, zat\u00edmco p\u0159\u00edm\u011bsi dus\u00edku a fosforu vytv\u00e1\u0159ej\u00ed chov\u00e1n\u00ed typu N - to umo\u017e\u0148uje vyu\u017eit\u00ed SiC v mnoha aplikac\u00edch d\u00edky schopnosti \u00fa\u010dinn\u011b \u0159\u00eddit hladiny p\u0159\u00edm\u011bs\u00ed.<\/p>\n
Izola\u010dn\u00ed vlastnosti SiC se m\u011b\u0159\u00ed pomoc\u00ed zkou\u0161ky dielektrick\u00e9 pevnosti podle normy IEC 61010-1. T\u00edmto m\u011b\u0159en\u00edm se testuje, jak\u00e9 nap\u011bt\u00ed m\u016f\u017ee vzorek vydr\u017eet, ne\u017e dojde k dielektrick\u00e9mu pr\u016frazu - obvykle prost\u0159ednictv\u00edm elektrick\u00e9ho v\u00fdboje. Zkou\u0161ka dielektrick\u00e9 pevnosti se obvykle prov\u00e1d\u00ed v kontrolovan\u00e9m laboratorn\u00edm prost\u0159ed\u00ed, ale m\u016f\u017ee se prov\u00e1d\u011bt i na m\u00edst\u011b, aby se vyhodnotila v\u00fdkonnost elektrick\u00e9ho za\u0159\u00edzen\u00ed v ter\u00e9nu.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Karbid k\u0159em\u00edku (SiC) je extr\u00e9mn\u011b odoln\u00fd materi\u00e1l, kter\u00fd je schopen odol\u00e1vat vysok\u00fdm teplot\u00e1m a elektrick\u00e9mu nam\u00e1h\u00e1n\u00ed a z\u00e1rove\u0148 m\u00e1 vynikaj\u00edc\u00ed vlastnosti proti od\u011bru. \u010cist\u00fd SiC je elektrick\u00fdm izolantem, av\u0161ak s pe\u010dliv\u011b aplikovan\u00fdmi p\u0159\u00edm\u011bsemi se m\u016f\u017ee p\u0159em\u011bnit na polovodi\u010dov\u00fd materi\u00e1l. Dopov\u00e1n\u00ed hlin\u00edkem a b\u00f3rem vede ke vzniku polovodi\u010d\u016f typu p, zat\u00edmco dopov\u00e1n\u00ed dus\u00edkem ...<\/p>\n