關(guān)于碳化硅的特性

2024/11/16 14:04:40

什么是碳化硅？
碳化硅即碳化硅（SiC），由硅（Si）和碳（C）組成。

除了隕石之外，它在自然界中不存在。由于其硬度高、耐磨性?xún)?yōu)良，廣泛應(yīng)用于磨料和耐火材料。純碳化硅是無(wú)色透明的，但工業(yè)用的一般是黑色的。

特別是高純度碳化硅作為越傳統(tǒng)硅半導(dǎo)體的功率半導(dǎo)體材料而受到關(guān)注。

碳化硅的應(yīng)用
碳化硅的特點(diǎn)包括高硬度、耐磨性、高導(dǎo)熱性和耐腐蝕性。不僅可用于機(jī)械密封、軸等滑動(dòng)部件，還可用于分級(jí)機(jī)等破碎機(jī)部件，以及高溫試驗(yàn)機(jī)、金屬熔化坩堝等耐熱部件。

此外，近年來(lái)，它作為比傳統(tǒng)半導(dǎo)體具有更高功率轉(zhuǎn)換效率的功率半導(dǎo)體（SiC功率半導(dǎo)體）材料而受到關(guān)注。 SiC 功率半導(dǎo)體也用于 HEV（混合動(dòng)力汽車(chē)）。

碳化硅的特性
碳化硅不溶于水。它不會(huì)變成液體，但在 2,545°C 時(shí)升華，并在 2,800°C 以上熱分解。其莫氏硬度為9.5，是繼金剛石和碳化硼之后第二硬的材料。由于折射率高達(dá)2.65，大晶體像鏡子一樣閃閃發(fā)光。

純碳化硅是無(wú)色透明的。工業(yè)產(chǎn)品呈綠色或黑色，制造環(huán)境凈化后顏色變淺。碳化硅的著色是由于鋁和氮等元素進(jìn)入晶格所致。顏色越淺，晶體的電阻越高，綠色用作加熱元件的原材料。

硅原子比碳原子大。因此，原子間距離按C

碳化硅的結(jié)構(gòu)
碳化硅中的C和Si屬于元素周期表中的第14族。盡管它們是共價(jià)鍵，但由于電負(fù)性不同，它們也具有離子特性。因此，它以穩(wěn)定的 1:1 化學(xué)計(jì)量化合物存在。摩爾質(zhì)量為40.097g/mol，密度為3.22g/ cm3。

存在過(guò) 200 種類(lèi)型，每種類(lèi)型都具有層狀結(jié)構(gòu)的重復(fù)圖案，其中一個(gè)原子被以四面體圖案排列的另一個(gè)原子包圍。基本上可分為六方α型和立方β型。

將焦炭和硅石在電爐中加熱至2100℃以上，即可生產(chǎn)α型碳化硅粉末。在氬氣流中將炭黑和硅加熱至 1,800°C，生成 β 型。

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