Szilícium-karbid és alkalmazásai

A szilíciumkarbid (más néven karborundum) a világ egyik leghasznosabb kémiai vegyülete, amely csak kis mennyiségben fordul elő a természetben, mint a meteoritokban vagy korundlelőhelyeken található moissanit; a legtöbbet szintetikusan állítják elő.

A SiC-eszközök jelentős teljesítménybeli előnyöket nyújtanak a hagyományos szilícium félvezetőkhöz képest, beleértve az alacsonyabb energiaveszteségeket és a kisebb alkatrészméreteket, amelyek hozzájárulnak a rendszerköltségek csökkentéséhez és a termelékenység növeléséhez az iparágakban. Hatékonyságuk új tervezési lehetőségeket és termelékenységnövekedést tesz lehetővé az ágazatokban.

Csiszolóanyag

A fekete szilíciumkarbid csiszolóanyag különböző alkalmazásokban található meg a bevonatoláshoz szükséges anyagok simítására, alakítására és előkészítésére. Éles, önélező éleivel a fekete szilíciumkarbid kiválóan alkalmazható fémek (különösen acél) és nem fémes anyagok, például kerámia és üveg megmunkálásakor.

A hosszú élettartam és a tartósság miatt az alumínium-oxid kiváló csiszolóanyag ipari felhasználásra, különösen kemény, ellenállóbb anyagok esetén. Precízen képes a nehéz csiszolási feladatokkal megbirkózni, miközben megvédi az anyagokat a hőkárosodástól, miközben hőálló - ideális tulajdonságok, ha keményebb, szívósabb anyagokkal van dolgunk.

A csiszolóanyag kezdetben karbotermikus redukcióval előállított kristályok formájában keletkezik, majd később lehűtik és szemcsévé szilárdítják, előszitálják és szemcseméret szerint osztályozzák, hogy megfeleljen az ipari szabványoknak és a vevői igényeknek. Mágneses elválasztás, savas mosás és pontos osztályozás biztosítja a minőségi terméket. Ezeknek az eljárásoknak köszönhetően rugalmassága az egyik legkeményebb kopásállóvá teszi; hihetetlen, 9,5-es keménységi besorolásával még ismételt ipari használat mellett is nagyon rugalmas marad.

Elektromos járművek

Ahogy világunk tovább halad a fenntartható jövő felé, az elektromos járművek (EV-k) alapvető szerepet játszanak. A szilícium-karbid chipek szerves részét képezik e járművek energiarendszereinek - beleértve a fedélzeti töltőket, DC-DC átalakítókat és akkumulátor-kezelő rendszereket (BMS).

A szilícium-karbid félvezetők nagyobb feszültséget és frekvenciát képesek kezelni, mint a hagyományos félvezetők, például a szilícium, így minimalizálják az energiaveszteséget és javítják a hatékonyságot a kulcsfontosságú alkatrészeknél, amelyek kisebb, könnyebb rendszereket tesznek lehetővé, amelyek csökkentik az akkumulátor méretét és a meghajtási hatótávolságot, miközben egyenletesebb teljesítményt nyújtanak.

Az olyan vállalatok, mint a Wolfspeed, növelik a termelést a 8 hüvelykes szilíciumkarbid gyárakban, hogy kielégítsék a nagy teljesítményű elektromos járművek (EV) szilíciumkarbid teljesítmény MOSFET-jei és Schottky-diódái iránti növekvő keresletet, segítve az EV-tulajdonosokat a költségek csökkentésében, miközben növelik a hatótávolságot a fedélzeti töltők, DC-DC átalakítók és BMS-rendszerek energiaátalakítási hatékonyságának javításával. Segítenek továbbá az akkumulátorok kapacitásának hosszabb megőrzésében, miközben egyszerűsítik a hűtőrendszereket, amelyek még több energiát takarítanak meg.

Félvezető

A szilícium-karbid gyorsan kulcsfontosságú összetevőjévé vált számos alkalmazásnak, például az elektromos járműveknek, a napenergia-invertereknek és az energiatároló rendszereknek. Számos előnyt kínál alternatíváival szemben, többek között csökkentett költségeket, nagyobb hatékonyságot és hosszabb élettartamot.

A széles sávhézag és a nagy elektronmozgékonyság miatt az elektronok szabadabban mozoghatnak az anyagban, ami sokkal kisebb kapcsolási veszteségeket és ezáltal hatékonyabb energiaátalakítást eredményez.

Ezen túlmenően nagy hővezető képessége lehetővé teszi, hogy nagyon magas hőmérsékleteket is kibírjon olvadás vagy romlás nélkül, így ideálisan alkalmas a repülőgépiparban és az autóiparban való felhasználásra, ahol az 1000F feletti üzemi hőmérsékletek rutinszerűek.

Az EAG Laboratories széleskörű tapasztalattal rendelkezik a SiC analízisében ömlesztett és térbeli felbontású elemzési technikák alkalmazásával, ami lehetővé teszi számunkra az adalékanyagok koncentrációjának és eloszlásának, valamint kémiai tisztaságának ellenőrzését; mindezek alapvető szempontok a minőségi félvezető termékek előállításához.

Energiatárolás

Az akkumulátoros tárolás kihasználásával a villamosenergia-igény hirtelen hullámzásának és csökkenésének kezelésére a közműszolgáltatók elkerülhetik a költséges beruházásokat az átviteli és elosztási infrastruktúrába. Az akkumulátortároló technológia milliszekundumokon belül megkezdheti az energiaigények kielégítését, miközben enyhíti a hálózati torlódásokat - ezzel pénzt takarít meg az ügyfeleknek, miközben nagyobb ellátási biztonságot nyújt.

A szilícium-karbid félvezetők nagyobb átütési feszültséggel rendelkeznek, mint szilícium társaik, így ideálisak a nagyfeszültségű tápegységekben, például a MOSFET-ekben és az IGBT-kben való felhasználásra. Továbbá, széles sávhézaga lehetővé teszi, hogy sokkal magasabb üzemi hőmérsékleten működjön, csökkentett kapcsolási veszteségek mellett, ami növeli az eszköz hatékonyságát.

A szilíciumkarbid (közismert nevén moissanit) megtalálható mind a természetben meteoritokban, mind szintetikusan, magas hőmérsékleten, a szilícium-dioxid homok és szén magas hőmérsékleten történő újrakombinálódásával járó magas hőmérsékletű folyamatok révén. A SiC alkalmazásokhoz kulcsfontosságú a nagy sűrűségű anyagok elérése. Nemrégiben Frage és munkatársai bemutatták egy olyan környezetbarát gyártási módszer megvalósíthatóságát, amely pirolízis nélkül állít elő teljes sűrűségű polikristályos RBSC kompozitot - ami potenciálisan megkönnyítheti a SiC termékek fejlesztési erőfeszítéseit az alkalmazásokban.