碳化硅(SiC)是一种碳化物,由美国人艾奇逊在1891年电熔金刚石实验时在实验室偶然发现,具有金刚石结构的碳化硅变体俗称“金刚砂”。碳化硅表现为无色晶体,外表氧化或者含有杂质时呈现蓝黑色,工业碳化硅常用有黑碳化硅和绿碳化硅两种,黑碳化硅中的碳化硅含量约95%,因其较高的韧性常用于加工抗张强度低的材料,如玻璃、陶瓷、耐火材料等;绿碳化硅中的碳化硅含量高,约在97%以上,自锐性好,大多用于光学玻璃和精磨高速钢刀具;碳化硅制品具有耐高温、耐磨、耐热震、耐化学腐蚀、耐辐射和杰出的导电性、导热性等特别功用,在半导体、光伏和航空三大领域得到了广泛的应用。
1)在半导体领域,碳化硅(SiC)作为一种宽禁带半导体材料,临界击穿电场强度高,导通电阻低,可使器件的导通损耗大大降低。并且SiC具备较高的载流子迁移率,能够提供较高的电流密度,可减少周边器件的使用,从整体上缩减了系统尺寸。SiC也有良好的热导率,更容易散热。能够实现高频开关的SiC,减少了减少无源器件的体积和成本,被称作SiC被称作第三代半导体材料之一,具有广阔的市场空间和前景。
2)在光伏领域,光伏逆变器对光伏发电效果非常重要,而碳化硅以其内阻少、能够把功率做很高、开关频率能够达到10K、能够节约LC滤波器和母线电容等特性在光伏逆变器上得到大批量的使用。
3)在航空领域,碳化硅制造成的碳化硅纤维,首要用作耐高温材料和增强材料,耐高温材料包含热屏蔽材料、耐高温输送带、过滤高温气体或熔融金属的滤布等。用做增强材料时,常与碳纤维或玻璃纤维合用,以增强金属(如铝)和陶瓷为主,如做成喷气式飞机的刹车片、发动机叶片、着陆齿轮箱和机身结构材料等。
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