Innovaciones en el uso de carburo de silicio para la industria moderna
El carburo de silicio se sintetizó primero artificialmente en 1891, cuando Edward Goodrich Acheson encontró cristales negros mientras calentaba una mezcla de arcilla y coque en polvo en un horno eléctrico. Más tarde observado naturalmente por el químico del premio Nobel Henri Moissan como la moissanita de piedras preciosas transparentes en 1905.
SIC ahora se produce en muchas formas dependiendo de su uso previsto y proceso de fabricación; Estas formas, conocidas como politipios, pueden variar significativamente.
1. Resistencia a alta temperatura
La resistencia del carburo de silicio a temperaturas más altas lo hace ideal para los componentes aislados en diversas aplicaciones industriales. Además, su velocidad de conmutación de 10 veces más alta permite circuitos de control más pequeños que son más eficientes en energía.
SIC se encuentra naturalmente como la moissanita mineral rara, pero se ha fabricado comercialmente desde 1893 para su uso como un aditivo abrasivo y cerámico. Además, SIC actúa como un semiconductor con una amplia brecha de banda, y la producción se lleva a cabo mediante la combinación de silicio con carbono en un horno eléctrico.
2. Resistencia de alto voltaje
El carburo de silicio, un material semiconductor de óxido, ha atraído recientemente la atención debido a su uso en aplicaciones electrónicas de potencia. Con una resistencia de voltaje de hasta 10 veces más alta que el silicio ordinario y el rendimiento superior en sistemas superiores a los sistemas de 1000V, el carburo de silicio se destaca entre sus rivales como un artista destacado.
Se puede hacer SIC a través del proceso Acheson, que implica calentar una mezcla de arena y coque en un horno de resistencia eléctrica hasta que se forma un lingote cristalino que puede usarse para aplicaciones abrasivas y metalúrgicas. Además, este material puede ser dopado con nitrógeno, fósforo, galio de aluminio y boro para producir semiconductores de tipo N o tipo P.
3. Alta fuerza
Desde la electrónica de potencia hasta la tecnología espacial, el carburo de silicio cúbico (3C-SIC) ha realizado olas en las industrias con su excepcional combinación de propiedades. Sin embargo, 3C-SIC no viene sin sus desafíos.
La moissanita, un compuesto químico duro que se encuentra naturalmente como la moissanita mineral rara, se ha producido en masa desde 1893 como un polvo abrasivo para su uso como abrasivo. Además, este material también se puede combinar para formar una cerámica extremadamente dura para aplicaciones de alta resistencia, como frenos y embragues o placas de chalecos a prueba de balas.
4. Resistencia a alta temperatura
El carburo de silicio (SIC) es un material extremadamente resistente al desgaste con la capacidad de tolerar temperaturas extremas, lo que lo hace adecuado para aplicaciones como impresión 3D, balística, fabricación de papel y tecnología de energía, así como componentes de sistemas de tuberías. Esta versatilidad ha dado como resultado su uso en las industrias, incluida la impresión 3D, la balística, la tecnología energética y la fabricación de componentes del sistema de tuberías.
SIC también es altamente resistente a la radiación, lo que lo hace perfecto para sensores de neutrones y otras aplicaciones que requieren resistencia a la radiación. Gracias a esta combinación de propiedades, SIC ha revolucionado Power Electronics. Su estructura cristalina polimorfa de 6H-SIC ofrece dispositivos de alimentación de banda de banda anchos que hacen que el material sea ideal para sistemas de automatización de vehículos eléctricos y de fábrica.
5. Resistencia a alta temperatura
El carburo de silicio es un material extremadamente resistente al calor, lo que lo convierte en el material ideal para usar en aplicaciones de alta temperatura, como motores de reacción y motores de cohetes. Con temperaturas que alcanzan 1300DEGC, puede soportar temperaturas extremadamente altas sin perder su integridad, ideal para aplicaciones como motores a reacción.
El carburo de silicio es un excelente material de brecha de banda ancha, ya que tiene la capacidad de la transición rápidamente entre los estados conductores y aislantes en comparación con el silicio. Este material puede mejorar significativamente el rendimiento del dispositivo y reducir los requisitos de tamaño de los circuitos de control.
APTIV está equipado de manera única para impulsar la adopción de dispositivos de energía de carburo de silicio en vehículos eléctricos, particularmente inversores de tracción y convertidores DC a DC.
6. Resistencia a alta temperatura
El carburo de silicio tiene la capacidad de soportar temperaturas extremadamente altas, lo que lo hace adecuado para aplicaciones industriales. Además, este material es químicamente estable, resistiendo la corrosión de los ácidos u otras sustancias corrosivas.
La estructura atómica única del carburo de silicio le proporciona propiedades semiconductores, lo que lo convierte en la opción de material ideal para dispositivos electrónicos de potencia como diodos y mosfets, lo que lleva a una mayor eficiencia y tiempos de conmutación más rápidos que los hechos de materiales a base de silicio.
El carburo de silicio purificado es normalmente un aislante eléctrico; Sin embargo, cuando está dopado con impurezas de aluminio, boro y galio, se convierte en un semiconductor de tipo P e incluso puede reemplazar los transistores bipolares de puerta aislados aislados (IGBT) y los transistores de efecto de campo de semiconductores de óxido de metal (MOSFET).
7. Resistencia a alta temperatura
El carburo de silicio tiene la capacidad de resistir temperaturas de hasta 1800DEGC, lo que lo hace adecuado para su uso en hornos industriales y dispositivos eléctricos. Además, su resistencia de voltaje supera la de los sistemas de nitruro de silicio y galio que superan los 1000V en más de 10x.
SIC es ampliamente empleado para piezas resistentes al desgaste debido a su dureza. Los refractarios y la cerámica también utilizan este material debido a su resistencia al calor; Además, su baja expansión térmica y rigidez lo convierten en un excelente material espejo para los telescopios astronómicos. Además, SIC es insoluble tanto en los ambientes de agua como en alcohol.
8. Resistencia a alta temperatura
La cerámica de carburo de silicio tiene una conductividad térmica excepcional y una resistencia al ataque químico a temperaturas elevadas, lo que lo convierte en el material de referencia para soportes de bandeja de obleas y paletas en hornos de semiconductores. Además, sirve como elementos de calefacción de resistencia en hornos eléctricos, así como componentes en termistores y varistores.
Los atributos físicos y electrónicos únicos de Silicon Carbide lo han catapultado para convertirse en uno de los materiales principales en la electrónica de potencia. Su larga vida útil permite un ahorro de energía significativo. Además, su corrosión, abrasión y resistencia a la erosión lo convierte en una excelente opción de material para componentes en plantas químicas, molinos, expansores, extrusoras y boquillas de cohetes.
9. Resistencia a alta temperatura
El carburo de silicio es un compuesto cristalino extremadamente duro y producido sintéticamente de carbono y silicio que ocurre naturalmente como joyas moissanitas; Las aplicaciones industriales incluyen usarlo como abrasivo.
El carburo de silicio es un material ideal para sustratos semiconductores, ya que su mayor tolerancia a voltaje lo hace adecuado para productos electrónicos de potencia como los diodos Schottky y MOSFET. Además, el uso de transistores de carburo de silicio en vehículos eléctricos híbridos puede aumentar la eficiencia al tiempo que disminuye el peso, lo que finalmente conduce a rangos de conducción más largos y mayores capacidades de almacenamiento de baterías.
10. Resistencia a alta temperatura
La estabilidad química y la resistencia a la corrosión del carburo de silicio lo convierten en un material invaluable en entornos industriales, que se emplea ampliamente para producir abrasivos industriales y materiales resistentes al desgaste.
Debido a su amplio BandGAP, también puede impulsar los componentes de alta corriente, como IGBT y MOSFET que ayudan a hacer que los vehículos eléctricos (EV) y los sistemas de energía renovable sean más eficientes en la energía al reducir las pérdidas de energía.
La experiencia de APTIV como integrador de sistemas les permite superar estos obstáculos y garantizar que SIC se use en aplicaciones apropiadas para obtener un ahorro significativo de costos.