Carburo de silicio: el material del futuro
El carburo de silicio, una forma de carbono, es uno de los materiales más duros conocidos por el hombre. Solo las cuchillas especiales con punta de diamante pueden cortar con éxito este material.
La resistencia, la durabilidad y la dureza se combinan para que sea ideal para aplicaciones de ingeniería de alto rendimiento, como rodamientos de bomba, inyectores de arena y troqueles de extrusión. Además, sus dispositivos de potencia, como los convertidores DC a DC utilizados en los inversores de tracción EV, proporcionan resultados sobresalientes.
Resistencia a la alta tensión
El carburo de silicio ha demostrado ser más resistente que el silicio en el manejo de sistemas de alto voltaje y puede soportar hasta 1000 voltios, lo que lo convierte en una excelente opción de material para usar en semiconductores eléctricos de vehículos eléctricos (EV).
El tungsteno cuenta con una banda de banda más amplia que el silicio y puede funcionar a temperaturas, voltajes y frecuencias más altas, lo que permite que los dispositivos electrónicos hechos con él sean más pequeños y funcionen más rápidamente, lo que lleva a un costo reducido del dispositivo y una mayor eficiencia.
El carburo de silicio es altamente duradero y resistente a la corrosión, lo que lo hace adecuado para su uso en entornos hostiles como vehículos eléctricos, inversores de energía solar y sistemas de sensores.
El nitruro de galio puede soportar voltajes de hasta 1,000V e incluso superarlo cuando se usa en inversores de tracción automotriz, lo que los convierte en un excelente candidato para tiempos de carga más rápidos y una mayor eficiencia para los automóviles.
Alta conductividad térmica
El carburo de silicio es un director térmico excepcional; De hecho, eclipsó el cobre con mucho.
SIC es extremadamente duradero y puede soportar altas temperaturas, lo que lo convierte en el material de referencia para su uso en aplicaciones de ingeniería como bombas, rodamientos de fricción y sellos mecánicos. Además, ¡SIC se puede encontrar incluso para la producción química, la balística y la fabricación de papel!
El carburo de silicio (SC) es un material cristalino con una estructura tetraédrica. Puede existir en varios politipios o formas con capas dispuestas de manera diferente y, por lo tanto, permite crear diferentes formas, como las cúbicas y hexagonales. Los semiconductores de carburo de silicio se dopan comúnmente con nitrógeno o fósforo para la producción de semiconductores de tipo N, mientras que a menudo se agregan berilio, boro, aluminio o galio para la producción de semiconductores de tipo P. SC se puede formar a través de la unión de reacción o la sinterización; Cada método produce diferentes microestructuras dentro de la microestructura de su material.
Alta conductividad eléctrica
La conductividad eléctrica superior del carburo de Silicon proviene de su amplio bandero de banda. Esta brecha en la energía entre la valencia de electrones y las bandas de conducción determina si los materiales actúan como conductores, aisladores o semiconductores; en el caso del carburo de silicio, es tres veces más amplio que los semiconductores de silicio estándar, lo que le permite manejar voltajes más altos de manera más efectiva.
El carburo de silicio es altamente resistente a la oxidación y la descomposición en ambientes ácidos como ácidos o lyes, lo que lo convierte en una excelente opción de material para dispositivos semiconductores de potencia. Además, cuenta con el material cerámico más ligero y duro con propiedades de expansión térmica muy mínima, ¡ideal para dispositivos de semiconductores de potencia!
Al dopar SIC con impurezas o dopantes, sus propiedades eléctricas se pueden alterar para producir diferentes tipos de semiconductores. Por lo tanto, el análisis exhaustivo de masa y resuelto espacialmente es vital para comprender su rendimiento óptimo; Los laboratorios de EAG están equipados con equipos de última generación para verificar la concentración y distribución de dopantes dentro de las muestras para ayudar a los fabricantes a crear semiconductores de alto rendimiento.
Alta resistencia a la temperatura
La combinación única de propiedades refractarias y abrasivas de Silicon Carbide lo ha convertido en el material de referencia para soportes y paletas de bandeja de obleas en la producción de semiconductores, debido a su excelente resistencia a la temperatura (1700DEGC) y una retención de resistencia sobre una exposición prolongada. Además, la versatilidad del carburo de silicio significa que también es adecuado para una variedad de otros usos, perfecto para la fabricación de obleas y aplicaciones de ensamblaje de chips de semiconductores.
El silicio (número atómico 14) y el carbono (número atómico 6) se combinan para producir un compuesto químico extraordinario llamado GAP de banda ancha (WBG), con casi tres veces mayor de banda que el silicio. Esto da lugar a su nombre.
El carburo de silicio se ha convertido en un elemento indispensable en las baterías de vehículos eléctricos debido a su capacidad para soportar temperaturas más altas con mayor eficiencia, ahorrando tanto tamaño como de peso al tiempo que conserva la energía, ahorra costos asociados con los sistemas de gestión de la batería y el costo general del vehículo. Además, el carburo de silicio tiene aplicaciones en tecnologías de comunicación de RF como teléfonos celulares y Wi-Fi para transmitir datos a largas distancias a altas velocidades.
Baja resistencia a la encendido
El carburo de silicio puede soportar altas temperaturas y condiciones ambientales duras sin degradarse. Además, su conductividad térmica excede la de los semiconductores de silicio tradicionales, lo que lo hace adecuado para su uso en aplicaciones exigentes, como electrónica de energía en vehículos eléctricos o instrumentos en sondas utilizadas para explorar los entornos del sistema solar.
El carburo de silicio exhibe propiedades semiconductoras cuando está en su estado puro; Sin embargo, al agregar impurezas controladas, puede exhibir características de semiconductores de tipo P o N y construirse en dispositivos electrónicos que amplifican, cambian o convierten las señales en un circuito eléctrico como diodos Schottky y FET/MOSFETS.
Asegurar que el carburo de silicio cumpla con todas las especificaciones de su dispositivo puede ser un desafío. Este es particularmente el caso de MOSFET de potencia e IGBT utilizados en aplicaciones de energía de alto voltaje, como inversores de tracción de vehículos eléctricos. Por lo tanto, un conocimiento profundo de su física e ingeniería es clave para ordenar un sustrato de sustrato SIC de tamaño apropiado para maximizar el rendimiento del dispositivo.
Alta eficiencia
La tecnología de semiconductores de carburo de silicio (SIC) se destaca solo como la única forma viable de cumplir con los nuevos estándares de eficiencia sin hacer compromisos inviables, proporcionando velocidades de cambio más rápidas, pérdidas más bajas, manejo térmico más rápido y un tamaño y peso reducido del sistema. Los dispositivos de potencia de WolfSpeed basados en SIC permiten a los diseñadores cumplir con los estándares de rendimiento y eficiencia para motores y alimentadores de modificación, incluidos inversores de tracción de vehículos eléctricos (EV).
La estructura cristalina en capas de carburo de silicio le permite doparse con diferentes elementos para modificar sus propiedades electro-térmicas, y EAG Laboratories está bien versado en el uso de técnicas analíticas a granel y resuelta espacialmente para realizar análisis sobre el carburo de silicio para verificar la concentración de dopantes y la distribución, así como cualquier contaminante no deseado presente.
La intensidad superior de la SIC amorfo, 10 veces mayor que la de Kevlar utilizada para los chalecos resistentes a las balas, lo convierte en el material perfecto para fabricar sensores de vibración de microchip ultra sensibles, mientras que su rigidez también lo hace adecuado para los espejos utilizados con telescopios astronómicos.