{"id":602,"date":"2024-05-12T21:52:47","date_gmt":"2024-05-12T13:52:47","guid":{"rendered":"https:\/\/siliconcarbide.net\/?p=602"},"modified":"2024-05-12T21:57:13","modified_gmt":"2024-05-12T13:57:13","slug":"definition-von-siliziumkarbid","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/siliconcarbide.net\/de\/silicon-carbide-definition\/","title":{"rendered":"Definition von Siliziumkarbid"},"content":{"rendered":"

Siliciumcarbid (SiC) ist eine harte, synthetisch hergestellte kristalline Verbindung, die h\u00e4ufig als abrasives und verschlei\u00dffestes Material, in feuerfesten und keramischen Anwendungen sowie als Halbleitersubstrat f\u00fcr Leuchtdioden (LED) verwendet wird.<\/p>\n

EFM-Halbleiter \u00fcbertreffen auch herk\u00f6mmliche Silizium-Halbleiter in Hochspannungsumgebungen, wie sie in Stromversorgungsger\u00e4ten f\u00fcr Elektrofahrzeuge zu finden sind. Sie bieten eine \u00fcberlegene Leistung, indem sie Spannungs- und Stromverluste minimieren und wichtige Batteriemanagement-Komponenten schrumpfen und leichter machen, w\u00e4hrend sie gleichzeitig Gr\u00f6\u00dfe und Gewicht verringern.<\/p>\n

Siliziumkarbid<\/h2>\n

Siliziumkarbid ist eine inerte keramische Verbindung, die aus Silizium und Kohlenstoff besteht. Mit einer Mohs-H\u00e4rte von 9 liegt es an dritter Stelle hinter Borkarbid (9,5) und Diamant (10). Siliziumkarbid hat eine hohe mechanische Best\u00e4ndigkeit und ist gleichzeitig chemisch inert, wodurch es sich perfekt f\u00fcr den Schutz harter Oberfl\u00e4chen wie Werkzeugmaschinen eignet.<\/p>\n

Reine Kohlenstoff-Nanor\u00f6hren enthalten vier Kohlenstoffatome, die in vier Kohlenstofftetraedern angeordnet und durch Siliziumbindungen kovalent miteinander verbunden sind. Diese Anordnung erm\u00f6glicht einen Polymorphismus mit verschiedenen Kristallstrukturen und Phasen.<\/p>\n

Die kristalline Struktur von SiC f\u00fchrt zu seinen hervorragenden elektrischen Eigenschaften, einschlie\u00dflich der Eigenschaften eines Halbleiters mit breiter Bandl\u00fccke (WBG), die f\u00fcr elektronische Anwendungen unerl\u00e4sslich sind. Eine gr\u00f6\u00dfere Bandl\u00fccke erm\u00f6glicht es den Elektronen, ihre Umlaufbahn schneller zu verlassen, was zu h\u00f6heren Frequenzen und schnellerem Betrieb als bei herk\u00f6mmlichen Siliziumger\u00e4ten f\u00fchrt.<\/p>\n

Als Basismaterial kann Silizium mit Stickstoff, Phosphor, Gallium, Bor und Aluminium dotiert werden, um n-Typ-Halbleiter herzustellen. Au\u00dferdem k\u00f6nnen siliziumfreie Transistoren die Kosten und den Stromverbrauch um bis zu 40% senken.<\/p>\n

Siliziumkarbid (SiC) kann bei bis zu 300 Grad Celsius eingesetzt werden und eignet sich daher hervorragend f\u00fcr Anwendungen in Umgebungen mit hohen Temperaturen, wie z. B. in Motoren von Elektrofahrzeugen. SiC macht aktive K\u00fchlsysteme \u00fcberfl\u00fcssig, die zus\u00e4tzliches Gewicht, Kosten und Komplexit\u00e4t mit sich bringen, was sich in einer gr\u00f6\u00dferen Reichweite und k\u00fcrzeren Ladezeiten f\u00fcr diese Fahrzeuge niederschl\u00e4gt.<\/p>\n

Halbleiter<\/h2>\n

Siliziumkarbid ist seit langem f\u00fcr seine einzigartigen elektrischen Eigenschaften bekannt, die es in der Elektronik sehr n\u00fctzlich machen. Halbleiter, die sich abwechselnd wie Leiter (wie elektrische Kupferdr\u00e4hte) und wie Isolatoren (Polymerisolierung, die diese Dr\u00e4hte bedeckt) verhalten, bilden die Halbleitermaterialien, die f\u00fcr den Bau integrierter Schaltkreise verwendet werden, diskrete elektronische Bauteile wie Dioden und Transistoren, die unter bestimmten Bedingungen Strom leiten; ihre Leitf\u00e4higkeit kann sogar durch Stimulation mit elektrischen Str\u00f6men, elektromagnetischen Feldern oder Lichtanregung ver\u00e4ndert werden.<\/p>\n

Siliziumkarbid unterscheidet sich von herk\u00f6mmlichen Halbleitern durch eine extrem breite Bandl\u00fccke. Das bedeutet, dass viel mehr Energie erforderlich ist, um Elektronen aus dem Valenzband in das Leitungsband zu \u00fcberf\u00fchren. Folglich weist Siliziumkarbid sehr geringe Leistungsverluste auf - eine unsch\u00e4tzbare Eigenschaft, wenn es f\u00fcr Hochspannungsanwendungen, wie z. B. Wechselrichter f\u00fcr Elektrofahrzeuge, eingesetzt wird.<\/p>\n

Siliziumkarbid wird seit langem f\u00fcr verschiedene Zwecke in Industrie und Wissenschaft eingesetzt, von Strahlmitteln und Karborund-Druckwerkzeugen bis hin zu Anwendungen in der W\u00e4rme-, Elektro- und Maschinentechnik. In j\u00fcngster Zeit ist die Nachfrage aufgrund der geringen W\u00e4rmeausdehnung, des hohen Festigkeits-H\u00e4rte-Verh\u00e4ltnisses und der Widerstandsf\u00e4higkeit gegen\u00fcber widrigen Umgebungsbedingungen jedoch sprunghaft angestiegen.<\/p>\n

Keramik<\/h2>\n

Silizium und Kohlenstoff verbinden sich zu einem attraktiven Material mit hervorragenden mechanischen, chemischen und thermischen Eigenschaften. Es zeichnet sich durch eine extreme H\u00e4rte aus, die auf der Mohs-Skala doppelt so hoch ist wie die von Diamant, sowie durch eine h\u00f6here Temperaturwechselbest\u00e4ndigkeit als andere feuerfeste Materialien.<\/p>\n

Keramik ist ein anorganisches, nichtmetallisches Material, das in ungebranntem Zustand sehr flexibel ist, sich aber w\u00e4hrend des Brennvorgangs deutlich verfestigt. Keramik umfasst verschiedene Kategorien, zum Beispiel:<\/p>\n

Keramik wird in erster Linie als feuerfestes Material verwendet, d. h. als anorganisches Material, das gegen Hitze, chemischen Verschlei\u00df und Korrosion best\u00e4ndig ist. Keramik gibt es in allen m\u00f6glichen Formen und Farben und wird in allen Branchen eingesetzt. Wichtige Verwendungszwecke f\u00fcr Biokeramik sind Brandschutz, Supraleiter und die Ausl\u00f6sung biologischer Reaktionen von Zellen. Bioaktive Keramiken k\u00f6nnen entweder von Natur aus bioaktiv sein oder durch Oberfl\u00e4chenbehandlungen oder das F\u00fcllen von Keramikporen mit pharmazeutisch aktiven Substanzen bioaktiv gemacht werden. Siliziumkarbid wird h\u00e4ufig f\u00fcr Automobilbremsscheiben verwendet, die die Reibung und die Emissionen erheblich verringern und gleichzeitig hohen Temperaturen standhalten, ohne dass aktive K\u00fchlsysteme erforderlich sind, die das Gewicht, die Komplexit\u00e4t und die Kosten erh\u00f6hen. Au\u00dferdem bildet es die Grundlage f\u00fcr viele Schleifmittel und Schneidwerkzeuge.<\/p>\n

Automobilindustrie<\/h2>\n

Siliciumcarbid (SiC) ist ein extrem hartes Material, das auf der Mohs-Skala an neunter Stelle steht, zwischen Aluminiumoxid (9) und Diamant (10). Siliziumkarbid wurde erstmals 1891 von dem amerikanischen Erfinder Edward Acheson k\u00fcnstlich synthetisiert, als er versuchte, k\u00fcnstliche Diamanten herzustellen. Stattdessen entdeckte er in seiner elektrisch erhitzten Schmelze aus Kohlenstoff und Aluminiumoxid kleine schwarze Kristalle aus SiC, die zu Pulver f\u00fcr industrielle Schleifmittel gemahlen wurden. Der mit dem Nobelpreis ausgezeichnete Chemiker Henri Moissan entdeckte die Verbindung 1905 als transparentes Mineral namens Moissanit.<\/p>\n

Die einzigartige atomare Struktur und die Halbleitereigenschaften von Siliziumkarbid machen es ideal f\u00fcr elektronische Anwendungen wie Dioden, Transistoren und Leistungsger\u00e4te. Es hat eine zehnmal h\u00f6here Spannungsfestigkeit als herk\u00f6mmliches Silizium und schneidet in Systemen mit mehr als 1000 V sogar noch besser ab. Damit ist es das ideale Material f\u00fcr die hohen Spannungsanforderungen, die mit Ladestationen f\u00fcr Elektrofahrzeuge und Energiemanagementsystemen verbunden sind.<\/p>\n

SiC kann die Schalteffizienz erheblich verbessern und gleichzeitig dazu beitragen, die Gr\u00f6\u00dfe und das Gewicht wichtiger EV-Komponenten wie Gleichspannungswandler, Onboard-Ladeger\u00e4te und Batteriemanagementsysteme zu verringern. Diese Fortschritte k\u00f6nnten das emissionsfreie Fahren n\u00e4her an die Masseneinf\u00fchrung bringen. Die Analyse von GlobalData identifiziert \u00fcber 10 Unternehmen - von Technologieanbietern und etablierten Automobilunternehmen bis hin zu aufstrebenden Start-ups - die Siliziumkarbid f\u00fcr innovative L\u00f6sungen nutzen.<\/p>\n

\"Definition<\/a><\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Silicon carbide (SiC) is a hard, synthetically produced crystalline compound widely used as an abrasive and wear-resistant material, in refractories and ceramics applications, as well as being the semiconductor substrate for light emitting diodes (LED). EFM semiconductors also outshone traditional silicon semiconductors in high-voltage environments like those found in electric vehicle (EV) power devices, providing […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"ngg_post_thumbnail":0,"footnotes":""},"categories":[30],"tags":[],"class_list":["post-602","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-sic-knowledge"],"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/siliconcarbide.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/602","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/siliconcarbide.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/siliconcarbide.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbide.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbide.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=602"}],"version-history":[{"count":3,"href":"https:\/\/siliconcarbide.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/602\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":606,"href":"https:\/\/siliconcarbide.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/602\/revisions\/606"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/siliconcarbide.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=602"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbide.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=602"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbide.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=602"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}