Silikon Karbidin Tərifi

Silikon karbid (SiC) sərt, sintetik yolla əldə olunan kristal birləşmədir. O, aşındırıcı və aşınmaya davamlı material kimi, refrakterlərdə və keramika tətbiqlərində geniş istifadə olunur, həmçinin işıq yayan diodlar (LED) üçün yarımkeçirici substrat rolunu oynayır.

EFM yarımkeçiriciləri həmçinin elektrik nəqliyyat vasitələrinin (EV) enerji qurğularında rast gəlinən yüksək gərginlikli mühitlərdə ənənəvi silikon yarımkeçiricilərdən üstün çıxaraq, gərginlik və cərəyan itkilərini minimallaşdırmaqla, həmçinin ölçü və çəkini azaltmaqla vacib batareya idarəetmə komponentlərini kiçildərək və yüngülləşdirərək üstün performans təmin edib.

Silikon karbid

Silikon karbid silisium və karbondan ibarət inert keramika birləşməsidir. Mohs sərtlik dərəcəsi 9 olan bu maddə yalnız bor karbidindən (9,5) və almazdan (10) sonra üçüncü yerdədir. Silikon karbid kimyəvi cəhətdən inert qalmaqla yüksək mexaniki davamlılığa malikdir; bu da onu maşın alətləri kimi sərt səthlərin qorunması üçün ideal edir.

Təmiz karbon nanotubları silikon bağları ilə kovalent şəkildə birləşdirilmiş dörd karbon atomundan ibarət dörd karbon tetraedrindən ibarətdir. Bu quruluş müxtəlif kristal strukturları və fazalar üzrə polimorfizmə imkan verir.

SiC-nin kristal quruluşu onun üstün elektrik xüsusiyyətlərinə, o cümlədən elektron tətbiqlər üçün vacib olan geniş band boşluğuna malik yarımkeçirici (WBG) xarakteristikalarına səbəb olur. Daha böyük band boşluğu elektronların orbitdən daha sürətlə ayrılmasına imkan verərək, ənənəvi silikon qurğulara nisbətən daha yüksək tezliklərə və daha sürətli əməliyyatlara gətirib çıxarır.

Əsas material kimi silisium azot, fosfor, gallium, bor və alüminiumla doplanaraq n-tip yarımkeçiricilər istehsal edilə bilər. Bundan əlavə, silisiumsuz tranzistorlar xərcləri və enerji sərfiyyatını 40%-ə qədər azalda bilər.

Silikon karbid (SiC) 300 °C-yə qədər işləyə bilər, bu da elektrik nəqliyyat vasitələrinin mühərrikləri kimi yüksək temperaturlu mühitlərdə istifadə üçün əla material seçimi yaradır. SiC çəki, xərc və mürəkkəblik əlavə edən aktiv soyutma sistemlərinə ehtiyacı aradan qaldırır – bu isə bu nəqliyyat vasitələrinin daha böyük məsafə qət etməsinə və daha sürətli doldurulmasına imkan verir.

Yarımkeçirici

Silikon karbid uzun müddətdir elektronika sahəsində son dərəcə faydalı edən unikal elektrik xüsusiyyətləri ilə tanınır. Yarımkeçiricilər, keçirici (məsələn, mis elektrik naqilləri kimi) və izolyasiyaedici (o naqilləri örtən polimer izolyasiya materialı kimi) funksiyaları arasında dəyişərək, inteqrə olunmuş sxemlərin, diodlar və tranzistorlar kimi müəyyən şərtlər altında elektrik cərəyanını keçirən diskret elektron komponentlərin hazırlanmasında istifadə olunan yarımkeçirici materialları təşkil edir; onların keçiriciliyi elektrik cərəyanları, elektromaqnit sahələri və ya işıq stimullaşdırması vasitəsilə dəyişdirilə bilər.

Silikon karbid ənənəvi yarımkeçiricilərdən son dərəcə geniş band boşluğu olması ilə fərqlənir. Bu, elektronların valens banddan keçirici bandə keçməsi üçün daha çox enerji tələb etdiyini göstərir; nəticədə silikon karbid çox aşağı güc itkilərinə malikdir – yüksək gərginlikli tətbiqlərdə, məsələn, elektrik nəqliyyat vasitələrinin traksiya invertorlarında istifadə edildikdə bu, əvəzedilməz xüsusiyyətdir.

Silikon karbid sənaye və akademiyada uzun müddətdir müxtəlif məqsədlər üçün istifadə olunur: partlatma qumlarından və karborundum çap alətlərindən tutmuş istilik, elektrik və mexaniki mühəndislik tətbiqlərinə qədər. Lakin son zamanlar onun aşağı termal genəlmə əmsalları, yüksək möhkəmlik-sərtlik nisbəti və düşmən mühitlərə davamlılığı səbəbindən tələbat kəskin artıb.

Keramika

Silikon və karbon birləşərək mükəmməl mexaniki, kimyəvi və termal xüsusiyyətlərə malik cəlbedici bir material yaradır. O, Mohs sərtlik şkalasında almazın sərtliyinin iki qatına qədər çatan son dərəcə yüksək sərtlik və digər refrakter materiallarla müqayisədə üstün termal şok müqavimətinə malikdir.

Keramika yanmadıqda son dərəcə elastik, lakin bişirmə prosesləri zamanı xeyli sərtləşən inorganik, qeyri-metallik materiala aiddir. Keramika müxtəlif kateqoriyaları əhatə edir; məsələn:

Keramika əsasən istiliyə və kimyəvi aşınmaya, korroziyaya davamlı inorganik material kimi, yəni refrakter kimi istifadə olunur. Keramika müxtəlif formalarda və rənglərdə olur və sənayenin müxtəlif sahələrində tətbiq edilir. Biyokeramikanın vacib tətbiqləri yanğına qarşı qoruma, superkeçiricilər və hüceyrələrdən bioloji reaksiyaların əldə edilməsidir. Bioaktiv keramika ya daxildən bioaktiv ola bilər, ya da səth müalicələri və ya keramika məsamələrinin farmasevtik aktiv maddələrlə doldurulması yolu ilə bu cür hazırlana bilər. Silikon karbid sürtünməni və emissiyaları əhəmiyyətli dərəcədə azaldan, eyni zamanda ağırlıq, mürəkkəblik və xərcləri artıran aktiv soyutma sistemlərinə ehtiyac olmadan yüksək temperaturlara davam gətirən avtomobil əyləci disklerinde geniş istifadə olunur. Bundan əlavə, onun istifadəsi bir çox aşındırıcı və kəsmə alətlərinin əsasını təşkil edir.

Avtomobil

Silikon karbid (SiC) son dərəcə möhkəm materialdır, Mohs sərtlik şkalasında alüminadan (9) və almazdan (10) sonra doqquzuncu yerdədir. Silikon karbid ilk dəfə 1891-ci ildə amerikalı ixtiraçı Edward Acheson tərəfindən süni almaz istehsal etməyə çalışarkən süni şəkildə sintez olunub, lakin o, karbon və alüminanın elektriklə qızdırılan ərintisi içərisində SiC-nin kiçik qara kristallarını kəşf edib və onları sənaye aşındırıcıları üçün toz halına gətirib. Nobel mükafatlı kimyaçı Henri Moissan 1905-ci ildə bu birləşməni təbii şəraitdə moissanit adlanan şəffaf mineral kimi müşahidə edib.

Silikon karbidin unikal atom quruluşu və yarımkeçirici xüsusiyyətləri onu diodlar, tranzistorlar və güc qurğuları kimi elektron tətbiqlər üçün ideal edir. Onun gərginlik müqaviməti ənənəvi silikondan on dəfə yüksəkdir və 1000 V-dan artıq sistemlərdə daha da yaxşı performans göstərir, bu da onu elektrik nəqliyyat vasitələrinin (EV) doldurma stansiyaları və enerji idarəetmə sistemləri ilə əlaqəli yüksək gərginlik tələblərini ödəmək üçün ideal material edir.

SiC keçid səmərəliliyini əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırmaqla yanaşı, DC-dən DC-yə çeviricilər, gövdəüstü şarj cihazları və batareya idarəetmə sistemləri kimi vacib elektrik avtomobili komponentlərinin ölçüsünü və çəkisini azaltmağa kömək edir. Bu irəliləyişlər emissiyasız sürməni kütləvi istifadəyə daha da yaxınlaşdıra bilər. GlobalData təhlili silisium karbidini innovativ həllər üçün istifadə edən texnologiya təchizatçılarından və mövcud avtomobil şirkətlərindən tutmuş yüksələn startaplara qədər 10-dan çox şirkəti müəyyən edir.