Silisiumkarbid og dets bruksområder

Silisiumkarbid (også kalt karborundum) er en av verdens mest nyttige kjemiske forbindelser, men bare små mengder forekommer naturlig som moissanitt i meteoritter eller korundavleiringer; det meste er fremstilt syntetisk.

SiC-enheter gir betydelige ytelsesfordeler sammenlignet med konvensjonelle silisiumhalvledere, blant annet lavere effekttap og mindre komponentstørrelser, noe som bidrar til lavere systemkostnader og økt produktivitet i alle bransjer. Effektiviteten åpner for nye designmuligheter og produktivitetsgevinster på tvers av sektorer.

Slipende

Svart silisiumkarbid kan brukes på mange forskjellige måter til glatting, forming og klargjøring av materialer for overflatebehandling. Med sine skarpe, selvslipende kanter er svart silisiumkarbid utmerket til bearbeiding av metall (spesielt stål) og ikke-metalliske materialer som keramikk og glass.

Lang levetid og holdbarhet gjør aluminiumoksid til et utmerket slipemiddel for industriell bruk, spesielt når man arbeider med harde, mer motstandsdyktige materialer. Det kan håndtere tunge slipeoppgaver med presisjon, samtidig som det beskytter materialene mot varmeskader og er varmebestandig - ideelle egenskaper når man arbeider med hardere og tøffere materialer.

Slipemiddelet begynner som krystaller produsert gjennom karbotermisk reduksjon og blir senere avkjølt og størknet til korn, forhåndssortert og klassifisert i henhold til partikkelstørrelse for å oppfylle bransjestandarder og kundekrav. Magnetisk separasjon, syrevasking og presis sortering sikrer kvalitetsproduktet ytterligere. Takket være disse prosessene er det et av de mest slitesterke produktene som finnes; med en utrolig hardhetsgrad på 9,5 forblir det svært motstandsdyktig selv ved gjentatt industriell bruk.

Elektriske kjøretøyer

Når verden fortsetter overgangen til en bærekraftig fremtid, spiller elbiler en viktig rolle. Silisiumkarbidbrikker er en integrert del av disse kjøretøyenes kraftsystemer - inkludert innebygde ladere, DC-DC-omformere og batteristyringssystemer (BMS).

Halvledere av silisiumkarbid kan håndtere høyere spenninger og frekvenser enn tradisjonelle halvledere som silisium, noe som minimerer energitapet og forbedrer effektiviteten i nøkkelkomponenter som muliggjør mindre og lettere systemer som reduserer batteristørrelsen og rekkevidden, samtidig som de gir jevnere ytelse.

Selskaper som Wolfspeed øker produksjonen ved sine 8-tommers silisiumkarbidfabrikker for å møte den økende etterspørselen etter høyytelses MOSFET-er og Schottky-dioder i silisiumkarbid for elbiler, noe som hjelper elbileiere med å senke kostnadene og samtidig øke rekkevidden ved å forbedre energiomdannelseseffektiviteten gjennom innebygde ladere, DC-DC-omformere og BMS-systemer. De bidrar også til at batteriene beholder kapasiteten lenger, samtidig som de forenkler kjølesystemer som sparer enda mer energi.

Halvleder

Silisiumkarbid har raskt vokst frem som en nøkkelingrediens i en rekke bruksområder, for eksempel elektriske kjøretøy, solcelleomformere og energilagringssystemer. Silisiumkarbid har en rekke fordeler sammenlignet med alternativene, blant annet reduserte kostnader, økt effektivitet og lengre levetid.

På grunn av det brede båndgapet og den høye elektronmobiliteten kan elektronene bevege seg friere gjennom materialet, noe som fører til mye mindre koblingstap og dermed mer effektiv strømkonvertering.

I tillegg gjør den høye varmeledningsevnen at den tåler svært høye temperaturer uten å smelte eller forringes, noe som gjør den ideell til bruk i luftfarts- og bilindustrien der driftstemperaturer på over 1000 °F er vanlig.

EAG Laboratories har lang erfaring med å analysere SiC ved hjelp av analyseteknikker for bulk og romlig oppløsning, noe som gjør det mulig for oss å verifisere konsentrasjon og fordeling av dopingstoffer samt kjemisk renhet; alle viktige aspekter for å produsere halvlederprodukter av høy kvalitet.

Energilagring

Ved å utnytte batterilagring for å håndtere plutselige økninger og fall i strømetterspørselen kan nettselskapene unngå kostbare investeringer i infrastruktur for overføring og distribusjon. Batterilagringsteknologien kan begynne å lade ut strøm i løpet av millisekunder for å dekke energibehovet og samtidig redusere overbelastning i nettet - noe som sparer kundene for penger og samtidig gir større forsyningssikkerhet.

Halvledere av silisiumkarbid har høyere gjennomslagsspenning enn tilsvarende silisiumprodukter, noe som gjør dem ideelle til bruk i høyspenningsenheter som MOSFET-er og IGBT-er. Det brede båndgapet gjør det dessuten mulig å bruke dem ved mye høyere driftstemperaturer med lavere koblingstap, noe som øker enhetens effektivitet.

Silisiumkarbid (ofte omtalt som moissanitt) finnes både naturlig i meteoritter og syntetisk gjennom høytemperaturprosesser som innebærer rekombinasjon av silikasand med karbon ved høye temperaturer. Å oppnå materialer med høy tetthet er nøkkelen til SiC-applikasjoner. Frage et al. demonstrerte nylig muligheten for en miljøvennlig produksjonsmetode som produserer polykrystallinske RBSC-kompositter med full tetthet uten bruk av pyrolyse - noe som potensielt kan gjøre det enklere å utvikle SiC-produkter til ulike bruksområder.