El carburo de silicio es un material apasionante con propiedades excepcionales, que van desde el aislamiento el\u00e9ctrico hasta la conductividad en funci\u00f3n de la composici\u00f3n y el proceso de fabricaci\u00f3n.<\/p>\n
Hacerlo conductor dop\u00e1ndolo con nitr\u00f3geno, f\u00f3sforo, aluminio o boro; esto permite utilizarlo en dispositivos electr\u00f3nicos como diodos y transistores.<\/p>\n
El carburo de silicio es un material excepcional con numerosas caracter\u00edsticas deseables que lo hacen extremadamente duradero y adecuado para aplicaciones de alto rendimiento, incluida una excelente conductividad t\u00e9rmica, buena resistencia a la abrasi\u00f3n, funcionamiento a temperaturas elevadas sin debilitamiento de la resistencia o la integridad, bajos \u00edndices de coeficiente de expansi\u00f3n t\u00e9rmica que proporcionan tolerancias ajustadas, rendimiento estable.<\/p>\n
El carburo de silicio tiene una conductividad el\u00e9ctrica mucho mayor que el silicio, su primo m\u00e1s popular. Esto permite que los dispositivos electr\u00f3nicos construidos con carburo de silicio amplifiquen, conmuten o conviertan se\u00f1ales dentro de un circuito el\u00e9ctrico con mayor eficacia que los semiconductores tradicionales que utilizan silicio.<\/p>\n
Material que presenta semiconductividad. Con la adici\u00f3n controlada de impurezas o dopantes, como los dopantes de impurezas, puede mostrar propiedades de semiconductividad. Como tal, este material se ha vuelto cada vez m\u00e1s \u00fatil en diversas aplicaciones funcionales, incluida la electr\u00f3nica que funciona a voltajes, frecuencias y temperaturas elevados.<\/p>\n
A temperatura ambiente, el SiC hexagonal de tipo n tiene una conductividad el\u00e9ctrica intr\u00ednseca de 1,3+-0,2\u00d7104 ohm-cm-1 que puede aumentarse con dopantes como aluminio, boro, galio, nitr\u00f3geno o f\u00f3sforo para producir una mayor conductividad. La adici\u00f3n de boro conduce a la formaci\u00f3n de semiconductores de tipo p, mientras que el nitr\u00f3geno o el f\u00f3sforo producen semiconductores de tipo N. Los dopantes tambi\u00e9n afectan a la apertura de la banda y a las caracter\u00edsticas de superconductividad de este material.<\/p>\n
Las cer\u00e1micas porosas de carburo de silicio que presentan propiedades t\u00e9rmicas y el\u00e9ctricas controlables se han convertido en una soluci\u00f3n atractiva para numerosas aplicaciones industriales, con una excelente permeabilidad, propiedades mec\u00e1nicas, estabilidad qu\u00edmica y comportamiento de sinterizaci\u00f3n como se\u00f1as de identidad del \u00e9xito.<\/p>\n
Esto se debe en parte a su densidad y rigidez extremadamente bajas, que lo hacen ligero sin dejar de ser fuerte y r\u00edgido. Adem\u00e1s, su excelente resistencia a la flexi\u00f3n facilita el procesamiento de formas complejas, mientras que su resistencia superior al desgaste lo hace perfecto para aplicaciones que implican una herramienta de rectificado agresiva.<\/p>\n
El carburo de silicio (SiC) se utiliza ampliamente en aplicaciones que requieren alta calidad, fiabilidad y eficiencia. Gracias a sus propiedades de banda prohibida ancha, el SiC puede funcionar a temperaturas, tensiones y frecuencias m\u00e1s altas que otros materiales semiconductores, al tiempo que presenta una excelente conductividad t\u00e9rmica que puede ayudar a minimizar las p\u00e9rdidas de potencia en los dispositivos electr\u00f3nicos. Adem\u00e1s, la capacidad del SiC para soportar tensiones mec\u00e1nicas lo hace especialmente adecuado en entornos dif\u00edciles en los que otros materiales podr\u00edan fallar.<\/p>\n
El ancho de banda del carburo de silicio permite fabricar componentes electr\u00f3nicos m\u00e1s peque\u00f1os y potentes que pueden soportar tensiones m\u00e1s altas sin fallar. Esta caracter\u00edstica es especialmente importante en los sistemas de inversores de veh\u00edculos el\u00e9ctricos, que deben manejar niveles de corriente extremadamente altos sin fallar. La resistencia del carburo de silicio a tensiones y corrientes m\u00e1s elevadas ayuda a ampliar la autonom\u00eda mejorando la eficiencia de los inversores.<\/p>\n
Las cer\u00e1micas porosas de carburo de silicio tienen numerosas aplicaciones, desde componentes estructurales en reactores de fusi\u00f3n nuclear y blindaje electromagn\u00e9tico hasta regulaci\u00f3n de la resistividad electromagn\u00e9tica. Su resistividad puede variar significativamente en funci\u00f3n de factores como el tipo de pol\u00edmero, las condiciones de procesamiento, la porosidad y la composici\u00f3n de los aditivos.<\/p>\n
El carburo de silicio se descubri\u00f3 por primera vez en 1891 y se cre\u00f3 inicialmente calentando arena de s\u00edlice con coque de petr\u00f3leo como fuente de carbono en un horno Acheson. Una vez producido, se mol\u00eda en granos para su uso en bombillas y detectores de radio; el color verde o negro refleja la pureza, donde el verde indica mayor pureza que el SiC negro.<\/p>\n
La conductividad el\u00e9ctrica del carburo de silicio poroso puede variar significativamente en funci\u00f3n del tipo de pol\u00edmero, la temperatura de sinterizaci\u00f3n, el contenido de plantilla y la composici\u00f3n del aditivo. Okamoto et al. informaron de que la adici\u00f3n de peque\u00f1as cantidades de silicio (1,4mol%) no alteraba la temperatura de sinterizaci\u00f3n ni el rendimiento; sin embargo, m\u00e1s de 5mol% de aditivo de Si mejoraba significativamente ambos. Adem\u00e1s, se han observado altos coeficientes Seebeck en muestras de b-SiC, lo que sugiere que los aceptores profundos creados mediante el dopaje con Si o Al pueden compensar las impurezas y aumentar la temperatura de sinterizaci\u00f3n.<\/p>\n
El carburo de silicio se produce calentando arena con fuentes de carbono como el coque de petr\u00f3leo en un horno Acheson, creando condiciones de alta temperatura que forman granos cristalinos de carburo de silicio en sus variantes Verde y Negro. Su color indica su grado de pureza, siendo el carburo de silicio verde m\u00e1s puro que el negro.<\/p>\n
La conductividad el\u00e9ctrica del carburo de silicio se debe a su estructura cristalina. En estado puro, el carburo de silicio act\u00faa como aislante y resiste el flujo de electricidad; pero al a\u00f1adir impurezas o dopantes como \u00e1tomos de nitr\u00f3geno y f\u00f3sforo en su estructura cristalina, el carburo de silicio dopado puede revelar propiedades semiconductoras; el carburo de silicio dopado con berilio aluminio boro galio crea un semiconductor de tipo n.<\/p>\n
La combinaci\u00f3n de resistencia, dureza y conductividad t\u00e9rmica del carburo de silicio lo convierten en un material inestimable para usos industriales, como herramientas de rectificado y corte, as\u00ed como equipos de protecci\u00f3n y componentes de ingenier\u00eda de alto rendimiento, como cojinetes de bombas, v\u00e1lvulas, inyectores de chorro de arena y matrices de extrusi\u00f3n. Adem\u00e1s, su bajo coeficiente de expansi\u00f3n\/contracci\u00f3n a altas temperaturas lo hace ideal para crear componentes que requieran integridad estructural en condiciones ambientales o de temperatura dif\u00edciles.<\/p>\n
La baja reactividad del carburo de silicio con el agua lo hace ideal para fabricar componentes que necesitan un contacto prolongado con el l\u00edquido, como los utilizados para disipar el calor. Adem\u00e1s, su no reactividad le permite soportar la exposici\u00f3n a sustancias qu\u00edmicas corrosivas, lo que lo convierte en el componente perfecto para aplicaciones que deben funcionar en diferentes condiciones ambientales.<\/p>\n
La singular estructura at\u00f3mica del carburo de silicio tambi\u00e9n le permite soportar altas tensiones, lo que lo hace cada vez m\u00e1s valioso en la industria electr\u00f3nica. Los semiconductores, componentes clave de la mayor\u00eda de los dispositivos electr\u00f3nicos modernos, requieren temperaturas, tensiones y frecuencias cada vez mayores para funcionar correctamente. El carburo de silicio posee una brecha energ\u00e9tica de banda prohibida excepcionalmente ancha (tres veces mayor que la del silicio), lo que le permite satisfacer estas mayores demandas de potencia sin sufrir da\u00f1os ni aver\u00edas.<\/p>\n
El carburo de silicio es un material semiconductor, es decir, se sit\u00faa entre los metales (que conducen la electricidad) y los aislantes (que no la conducen). El carburo de silicio se ha utilizado tradicionalmente para aplicaciones estructurales; sin embargo, en los \u00faltimos a\u00f1os sus propiedades t\u00e9rmicas y el\u00e9ctricas controlables han suscitado inter\u00e9s para usos funcionales avanzados2,2.<\/p>\n
Las propiedades de semiconducci\u00f3n del SiC pueden controlarse mediante la adici\u00f3n controlada de impurezas y agentes dopantes y la temperatura. El SiC en estado puro es un aislante el\u00e9ctrico; con la adici\u00f3n de impurezas adicionales se vuelve resistente y muestra resistencia debido a su amplia banda de separaci\u00f3n que permite a los electrones moverse libremente por toda su composici\u00f3n.<\/p>\n
La banda de separaci\u00f3n del carburo de silicio es tres veces m\u00e1s ancha que la del silicio, lo que lo convierte en el mejor semiconductor para aplicaciones de alto voltaje, como la electr\u00f3nica. Su mayor brecha de banda permite dise\u00f1os electr\u00f3nicos m\u00e1s peque\u00f1os, ligeros y energ\u00e9ticamente eficientes, adem\u00e1s de ofrecer una mayor estabilidad a altas temperaturas y tensiones que otros semiconductores.<\/p>\n
Como ocurre con otros semiconductores, la conductividad del SiC depende de sus niveles de dopaje. Los dopantes son \u00e1tomos que llenan los sitios vacantes de la red para introducir portadores de carga adicionales en su estructura cristalina, aumentando el flujo de electrones a trav\u00e9s de ella y alterando as\u00ed sus propiedades el\u00e9ctricas. El dopaje puede conseguirse a\u00f1adiendo distintos elementos a la materia prima, como aluminio, berilio, boro, galio, nitr\u00f3geno o f\u00f3sforo, por ejemplo.<\/p>\n
Aunque es factible una serie de niveles de dopaje, deben respetarse ciertas restricciones. Si los dopantes superan determinados umbrales de concentraci\u00f3n, el material se convertir\u00e1 en no conductor; para evitarlo, los procesos de dopaje suelen realizarse a baja presi\u00f3n o al vac\u00edo.<\/p>\n
Otros factores que afectan a la resistividad el\u00e9ctrica del carburo de silicio son su poliotipo y las condiciones de procesamiento. Por ejemplo, cuando se sinteriza en condiciones id\u00e9nticas de procesamiento y porosidad, el b-SiC tiene menor resistividad el\u00e9ctrica debido a su menor energ\u00eda de banda prohibida y mayor solubilidad para el gas nitr\u00f3geno que su hom\u00f3logo a-SiC; esto puede explicarse por su menor energ\u00eda de banda prohibida, as\u00ed como por la mayor solubilidad del N2. Sin embargo, utilizando diferentes atm\u00f3sferas de sinterizaci\u00f3n y nitruros met\u00e1licos tambi\u00e9n puede ser posible dise\u00f1ar composiciones con resistividad el\u00e9ctrica controlada como este b-SiC.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Silicon carbide is an exciting material with exceptional properties, ranging from electrical insulation to conductivity depending on composition and fabrication process. Make it conductive by doping it with nitrogen, phosphorus, aluminium or boron; this allows it to be used in electronic devices like diodes and transistors. Characteristics Silicon carbide is an outstanding material with numerous …<\/p>\n