碳化硅及其应用

碳化硅（也称碳化硅）是世界上最有用的化合物之一，只有少量碳化硅作为莫桑石天然存在于陨石或刚玉矿床中，大部分碳化硅是人工合成的。

与传统硅半导体相比，碳化硅器件具有显著的性能优势，包括更低的功率损耗和更小的元件尺寸，有助于降低系统成本和提高各行业的生产率。它们的高效率为各行各业提供了新的设计可能性，并提高了生产率。

磨料

黑碳化硅磨料可广泛应用于平滑、成型和涂覆材料的预处理。黑碳化硅具有锋利的自锐边缘，在加工金属（尤其是钢）以及陶瓷和玻璃等非金属材料时表现出色。

使用寿命长、经久耐用，使氧化铝成为工业用的极佳磨料，尤其是在处理坚硬、耐磨的材料时。它可以精确地处理繁重的研磨任务，同时保护材料免受热损伤，并具有耐热性--这是处理较硬、较韧材料时的理想特性。

磨料最初是通过碳热还原产生的晶体，随后冷却凝固成砂粒，并根据颗粒大小进行预筛选和分类，以满足行业标准和客户需求。磁选、酸洗和精确分级进一步确保了产品的质量。由于采用了这些工艺，它的韧性使其成为最坚硬耐磨的产品之一；其硬度达到令人难以置信的 9.5 级，即使在反复工业使用的情况下，它仍然非常坚硬。

电动汽车

随着我们的世界不断向可持续发展的未来过渡，电动汽车（EV）扮演着至关重要的角色。碳化硅芯片在这些车辆的动力系统（包括车载充电器、直流-直流转换器和电池管理系统（BMS））中发挥着不可或缺的作用。

与硅等传统半导体相比，碳化硅半导体可以处理更高的电压和频率，从而最大限度地减少能量损失，提高关键部件的效率，使系统更小、更轻，从而减小电池体积，缩短驱动距离，同时提供更流畅的性能。

Wolfspeed 等公司正在加快其 8 英寸碳化硅晶圆厂的生产，以满足对高性能电动汽车（EV）碳化硅功率 MOSFET 和肖特基二极管日益增长的需求，通过车载充电器、DC-DC 转换器和 BMS 系统提高能量转换效率，帮助电动汽车车主降低成本，同时增加续航里程。它们还能帮助电池更长时间地保持容量，同时简化冷却系统，从而节省更多能源。

半导体

碳化硅已迅速成为电动汽车、太阳能逆变器和储能系统等众多应用中的关键成分。与其他替代品相比，碳化硅具有各种优势，包括降低成本、提高效率和延长使用寿命。

由于该材料具有宽带隙和高电子迁移率，电子可以在整个材料中更自由地移动，从而大大降低了开关损耗，提高了功率转换效率。

此外，它的高导热性使其能够承受极高的温度而不会熔化或降解，因此非常适合用于常规工作温度超过 1000 华氏度的航空航天和汽车行业。

EAG 实验室在使用块状和空间分辨分析技术分析碳化硅方面拥有丰富的经验，这使我们能够验证掺杂剂的浓度和分布以及化学纯度；所有这些都是利用碳化硅生产优质半导体产品的重要方面。

储能

通过利用电池储能来应对电力需求的突然激增和下降，电力公司能够避免在输配电基础设施上进行昂贵的投资。电池储能技术可在几毫秒内开始放电，以满足能源需求，同时缓解电网拥塞--为客户节省资金，同时提供更高的供电安全性。

碳化硅半导体的击穿电压高于硅半导体，因此非常适合用于 MOSFET 和 IGBT 等高压功率器件。此外，碳化硅的宽带隙使其能够在更高的工作温度下工作，同时降低开关损耗，从而提高器件效率。

碳化硅（通常称为莫桑石）既可在陨石中天然发现，也可通过高温工艺合成，其中涉及硅砂与碳在高温下的重新结合。实现高密度材料是碳化硅应用的关键。最近，Frage 等人证明了一种环境友好型制造方法的可行性，这种方法可以在不使用热解的情况下生产出全密封多晶 RBSC 复合材料--这有可能使碳化硅产品的应用开发工作变得更加容易。