Explorando las propiedades únicas del carburo de silicio

El carburo de silicio es un material refractario extremadamente duradero con una superficie extremadamente dura (9 en la escala MOHS). Producido artificialmente desde 1891 como pequeños cristales negros que luego se molieron en polvo para su uso como abrasivo.

El compuesto químico SIC es conocido por sus amplias propiedades de semiconductores de banda de banda y diferentes politipios tienen variables gagas electrónicas dependiendo de cómo sus capas se acoplen.

Dureza

El carburo de silicio (SIC) es un compuesto químico hexagonal inerte formado al combinar silicio con carbono a través de fuertes enlaces covalentes, conocidos por su fuerza y dureza excepcionales, clasificando 9 en la escala de Mohs, tercero solo detrás de Diamond y carburo de boro. Cuando se dopan con dopantes de boro y aluminio, forma semiconductores de brecha de banda anchos (con espacios de energía casi tres veces más grandes que el silicio), lo que hace de SIC un candidato atractivo para su uso en componentes electrónicos de circuitos como transistores de efectos de campo.

La dureza del carburo de silicio es una de las claves de su versatilidad, desde los cruzados de papel de lija y de tungsteno utilizados en procesos metalúrgicos, a través de placas de cerámica de larga vida utilizadas en chalecos con balas y frenos de automóvil .

SIC se puede producir en numerosas formas, y su estructura cristalina existe como politis múltiples desde A-Sic a B-SIC. Utilizado principalmente como material refractario en revestimientos de hornos industriales y piezas resistentes al desgaste en bombas y motores de cohetes; Además, sirve como un sustrato electrónico que soporta diodos emisores de luz utilizados como diodos emisores de luz (LED). Además de tener excelentes propiedades mecánicas, el carburo de silicio cuenta con una conductividad térmica sobresaliente con tasas de expansión térmica mínima.

Conductividad

El carburo de silicio (comúnmente conocido como SIC para abreviar) es uno de los no metales más duros conocidos por la humanidad y cuenta con fuerza de hasta 27 GPa. Además, este material cuenta con excelentes propiedades de resistencia a la fluencia, así como a operar a temperaturas elevadas, lo que lo convierte en una excelente opción de material para aplicaciones mecánicas.

Los semiconductores de silicio siguen siendo la opción para la electrónica, pero su uso en aplicaciones de mayor potencia está comenzando a mostrar sus limitaciones. Una cuestión clave es su banda de banda limitada; Esto permite que los semiconductores funcionen, pero a menudo es demasiado pequeño para soportar aplicaciones de mayor voltaje como las que se encuentran en los vehículos eléctricos.

El carburo de silicio se comporta naturalmente como un aislante eléctrico debido a su estructura cristalina de varias capas y su patrón de unión tetraédrica, pero con ciertas impurezas agregadas puede convertirse en semiconductivo, lo que lo convierte en un material invaluable para aplicaciones de alta temperatura y resistente al desgaste que requieren una alta potencia de potencia.

SIC también se usa en aplicaciones electrónicas como diodos emisores de luz (LED) y detectores para radios tempranos, lo que lo convierte en un elemento importante en la electrónica. Aunque SIC existe naturalmente como la piedra preciosa moissanita, la mayor parte vendida hoy se sintetizó artificialmente; Primero sintetizado por Edward Acheson usando una luz de arco como un electrodo en 1891 calentando una mezcla de carbono y alúmina en un tazón de metal con una corriente eléctrica para producir cristales negros brillantes con dureza casi igual a la del diamante.

Resistencia a la temperatura

El carburo de silicio, como su nombre lo indica, consiste en átomos de carbono y silicio unidos covalentemente coherentes en prismas de cuatro lados dentro de su red de cristal. Como resultado, el carburo de silicio es extremadamente fuerte y duro, con una clasificación de escala MOHS de 9 (medio entre carburo de boro (9.5) y diamante (10). Debido a estas propiedades, ha encontrado el uso como material de herramienta abrasiva y de corte, estructural, estructural Material para chalecos antibalas y material de construcción de armadura compuesta, así como discos de frenos de automóviles, pararnizadores como espejos astronómicos.

El carburo de silicio cuenta con notables propiedades eléctricas debido a sus amplias propiedades de semiconductores de banda. Esta brecha permite que los electrones salten fácilmente de su banda de valencia a su banda de conducción, convirtiéndolo en un conductor de electricidad efectivo y proporcionando sistemas de conversión de potencia compactos pero eficientes.

SIC es conocido por su resistencia química superior y tolerancia al calor. Estas propiedades lo hacen popular como soporte de bandeja de obleas y paletas en hornos de semiconductores, además de ser adecuados para fabricar termistores y varistores debido a su alta capacidad de temperatura, alta resistencia a voltaje, baja tasa de expansión térmica y buenas propiedades de maquinabilidad.

Estabilidad térmica

El carburo de silicio cuenta con una resistencia superior al calor y al choque térmico, lo que lo convierte en un excelente material para la fabricación y el procesamiento industrial. Además, se erige como una de las sustancias más resistentes a la corrosión en la Tierra; Ser insoluble tanto en agua como en alcohol, pero es capaz de soportar la mayoría de los ácidos y sales orgánicos a concentraciones varios órdenes de magnitud más altos que su punto de fusión.

La estructura atómica del carburo de silicio está estrechamente empaquetada, que consta de cuatro átomos de carbono y cuatro átomos de silicio unidos en tetraedros de coordinación primaria vinculada por sus esquinas. Estos tetraedros se pueden organizar en diferentes arreglos conocidos como politis con cada tipo que muestra secuencias de apilamiento únicas para propiedades físicas distintas.

El carburo de silicio en su estado puro actúa como un aislante eléctrico; Sin embargo, con el dopaje controlado de impurezas (dopaje), puede demostrar propiedades semiconductoras; Agregar aluminio le da propiedades de semiconductores de tipo P.

El carburo de silicio cuenta con una banda de banda extremadamente ancha en comparación con el silicio, lo que hace que la electrónica funcione a temperaturas, voltajes y frecuencias más altas, un excelente reemplazo para dispositivos de silicio más antiguos en muchas aplicaciones. Elkem ofrece equipos de vanguardia para producir mezclas personalizadas de SIC adaptadas específicamente a las especificaciones del cliente, así como a proporcionar servicios al cliente, asistencia técnica y asesoramiento de desarrollo de productos, tanto a nivel local como internacional.