碳化硅的獨特性能和應(yīng)用

碳化硅的迷人特性

SiC，也稱為碳化硅，是硅和碳化物在晶體結(jié)構(gòu)中的組合，大約有250種不同的晶體形式可以找到SiC。碳化硅可以采取許多不同的形式：單個SiC晶?？梢詿Y(jié)在一起形成堅固的陶瓷;SiC纖維可以添加到聚合物基質(zhì)中以形成復(fù)合材料，并且可以生長大的單個有機(jī)硅晶體以用于半導(dǎo)體應(yīng)用。SiC也以礦物碳硅石的形式出現(xiàn)在自然界中，盡管很少見。

輕巧穩(wěn)定

SiC的平均密度約為3 g/cm3，這使得其重量相對較輕。它具有化學(xué)惰性和耐腐蝕性，即使暴露在高達(dá) 800°C 的溫度下也不會受到任何酸、熔鹽或堿的侵蝕。 SiC是一種非常堅硬和堅固的材料（考慮到其作為研磨材料的應(yīng)用，這是有道理的）。

SiC具有非常低的熱膨脹系數(shù)，這意味著即使暴露于極端溫度變化，它也能保持尺寸穩(wěn)定（例如，當(dāng)暴露于熱時不會顯著膨脹或在暴露于寒冷時不會顯著收縮）。它還具有出色的抗熱震性。

崇高的材料

碳化硅最迷人的特性之一是它能夠升華：當(dāng)溫度足夠高時，SiC跳過液體形式，直接變成氣態(tài)。這意味著它會變成蒸汽而不是融化。碳化硅的升華溫度（發(fā)生這種固體到蒸汽轉(zhuǎn)變的地方）約為2700°C（大約是太陽表面溫度的一半）。

作為一種半導(dǎo)體材料，金屬導(dǎo)電性可以通過氮、鋁或硼的大量摻雜來實現(xiàn)。它可以被磷或氮摻雜n型，鎵，鋁，硼或鈹?shù)膒型。

碳化硅的眾多應(yīng)用

除了在半導(dǎo)體方面的應(yīng)用外，SiC還用于防彈背心，陶瓷板，細(xì)絲高溫測量儀，鑄造坩堝和汽車離合器等產(chǎn)品。在電氣應(yīng)用方面，其最早的用途之一是作為高壓電力系統(tǒng)中的避雷器，因為工程師和科學(xué)家認(rèn)識到碳化硅即使在高壓和高溫下也能很好地發(fā)揮作用。碳化硅在電子產(chǎn)品中的更現(xiàn)代應(yīng)用包括肖特基二極管、MOSFET 和電力電子。

無論是用作磨料拋光材料還是肖特基二極管的半導(dǎo)體，SiC 肯定是堅固且多方面的。升華、極端的化學(xué)惰性和耐腐蝕性、優(yōu)異的熱性能以及作為單晶結(jié)構(gòu)生長的能力只是其突出性能中的一小部分。

審核編輯：郭婷