Węglik krzemu

Zhen An: Wiodąca produkcja węglika krzemu w Chinach

ZhenAn International Co., Limited. znajduje się w mieście Anyang w Chinach i może poszczycić się ponad 30-letnim doświadczeniem i akumulacją technologii w przemyśle metalurgicznym.

Obecnie Zhenan obsługuje w pełni automatyczne i inteligentne linie produkcyjne do materiałów metalurgicznych i metalowych, ze stabilną roczną produkcją i wielkością sprzedaży na poziomie 150 000 ton metrycznych.

Nasza fabryka zajmuje powierzchnię około 30 000 metrów kwadratowych i zapewnia stabilną produkcję na-masę.

Zapewnienie jakości
Nasi inspektorzy jakości ściśle kontrolują jakość każdego ogniwa, aby mieć pewność, że każda partia produktów spełnia międzynarodowe standardy.

Dobra obsługa
Zhenan ma doskonały i profesjonalny zespół, którego zadaniem jest dostarczanie-wysokiej jakości materiałów i usług w zakresie produktów metalurgicznych.

Personalizacja
Zgodnie z wymaganiami klienta dostarczamy również niestandardowe produkty z materiałów metalurgicznych o specjalnych specyfikacjach, kształtach i materiałach.

Szybka dostawa
Dzięki ogromnym mocom produkcyjnym zapewniamy terminową dostawę i transport do miejsca przeznaczenia już za pierwszym razem.

Szeroki zakres zastosowań
Produkty z zakresu materiałów metalurgicznych ZhenAn są szeroko stosowane w odlewnictwie, hutnictwie stali, elektryczności,-metalach nieżelaznych, petrochemii, szkle, materiałach budowlanych i innych dziedzinach i są eksportowane do ponad 80 krajów i regionów na świecie.

Strona główna 12 3 4 5 Ostatnia Strona 1/5

Wprowadzenie węglika krzemu

Węglik krzemu, znany również jako SiC, jest półprzewodnikowym materiałem bazowym składającym się z czystego krzemu i czystego węgla. Można domieszkować SiC azotem lub fosforem, tworząc półprzewodnik typu n-, lub domieszkować go berylem, borem, aluminium lub galem, tworząc półprzewodnik typu ap-. Chociaż istnieje wiele odmian i czystości węglika krzemu, węglik krzemu o jakości półprzewodnikowej- pojawił się na rynku dopiero w ciągu ostatnich kilku dekad.

Właściwości węglika krzemu

Solidna struktura krystaliczna
Węglik krzemu składa się z lekkich pierwiastków, krzemu (Si) i węgla (C). Jego podstawowym elementem budulcowym jest kryształ czterech atomów węgla tworzący czworościan, kowalencyjnie związany z pojedynczym atomem krzemu w środku. SiC wykazuje również polimorfizm, ponieważ występuje w różnych fazach i strukturach krystalicznych

Wysoka twardość
Węglik krzemu ma twardość w skali Mohsa 9, co czyni go najtwardszym dostępnym materiałem obok węglika boru (9,5) i diamentu (10). To właśnie ta oczywista właściwość sprawia, że SiC jest doskonałym materiałem na uszczelnienia mechaniczne, łożyska i narzędzia skrawające.

Odporność na wysoką-temperaturę
Odporność węglika krzemu na wysoką temperaturę i szok termiczny to właściwość, która pozwala na zastosowanie SiC w produkcji cegieł ogniotrwałych i innych materiałów ogniotrwałych. Rozkład węglika krzemu rozpoczyna się w temperaturze 2000 stopni

Przewodność
Jeśli SiC zostanie oczyszczony, jego zachowanie przypomina izolator elektryczny. Jednakże, regulując zanieczyszczenia, węgliki krzemu mogą wykazywać właściwości elektryczne półprzewodnika. Na przykład wprowadzenie różnych ilości aluminium poprzez domieszkowanie da półprzewodnik typu ap. Typowo przemysłowy SiC-ma czystość od około 98 do 99,5%. Typowymi zanieczyszczeniami są glin, żelazo, tlen i wolny węgiel

Stabilność chemiczna
Węglik krzemu jest stabilną i chemicznie obojętną substancją o wysokiej odporności na korozję, nawet pod wpływem ekspozycji lub gotowania w kwasach (kwasie solnym, siarkowym lub fluorowodorowym) lub zasadach (stężonych wodorotlenkach sodu). Stwierdzono, że reaguje z chlorem, ale tylko w temperaturze 900 stopni i wyższej. Węglik krzemu rozpocznie reakcję utleniania w powietrzu, gdy temperatura osiągnie około 850 stopni, tworząc SiO2

Zalety węglika krzemu

Możliwość pracy w wyższych temperaturach:SiC może pracować w znacznie wyższych temperaturach niż krzem, często do 400 stopni C, a potencjalnie do 800 stopni C, co pozwala na tworzenie bardziej wydajnych urządzeń elektronicznych, które radzą sobie w ekstremalnych warunkach bez znaczącego pogorszenia wydajności. Ta imponująca zdolność wynika z wysokiej przewodności cieplnej SiC i niskiego wewnętrznego stężenia nośników ładunku. Wysoka przewodność cieplna oznacza, że tranzystor SiC może wykorzystywać znacznie mniejszy radiator niż równoważny układ krzemowy lub może wykorzystywać porównywalny radiator i tolerować znacznie więcej ciepła. Niskie stężenie nośników ładunku w temperaturze pokojowej oznacza, że SiC może tolerować większe obciążenie elektryczne, zanim wyzwolone termicznie elektrony dołączą do wewnętrznych nośników ładunku, zalewając tranzystor i blokując go w pozycji „włączonej” (stan przewodzenia).

Wyższe napięcie przebicia:SiC ma napięcie przebicia około osiem razy większe niż krzem (~300 kV/cm w porównaniu do 2400 kV/cm), co oznacza, że może wytrzymać wyższe napięcia, zanim wystąpi nieprzewidywalne zachowanie przewodzenia i potencjalnie katastrofalna awaria.

Mniejszy współczynnik kształtu:Zaleta ta wynika z wyższego napięcia przebicia i przewodności cieplnej SiC w porównaniu z krzemem. Jeśli tranzystor krzemowy i tranzystor z węglika krzemu zostały zaprojektowane tak, aby wytrzymywały do tego samego napięcia przebicia, tradycyjny tranzystor krzemowy musiałby być znacznie większy niż tranzystor SiC. Mniejszy tranzystor SiC może mieć zaledwie 0,25–0,5% większej rezystancji „włączenia” niż większy tranzystor krzemowy. Właściwość ta umożliwia projektowanie bardziej wydajnych i kompaktowych układów energoelektronicznych o niższych stratach mocy.

Wyższe częstotliwości przełączania:Mniejsza obudowa tranzystorów SiC i w konsekwencji wyższa częstotliwość przełączania umożliwia projektowanie lżejszych i tańszych cewek i kondensatorów do stosowania w przetwornicach mocy, takich jak te używane do ładowania akumulatorów EV.

Jak powstaje węglik krzemu?

Najprostsza metoda produkcji węglika krzemu polega na topieniu piasku krzemionkowego i węgla, takiego jak węgiel, w wysokich temperaturach – do 2500 stopni Celsjusza. Ciemniejsze, bardziej powszechne wersje węglika krzemu często zawierają zanieczyszczenia żelazem i węglem, ale czyste kryształy SiC są bezbarwne i tworzą się, gdy węglik krzemu sublimuje w temperaturze 2700 stopni Celsjusza. Po podgrzaniu kryształy te osadzają się na graficie w niższej temperaturze w procesie znanym jako metoda Lely.

Metoda Lely’ego

Podczas tego procesu tygiel granitowy nagrzewa się do bardzo wysokiej temperatury, zwykle na drodze indukcji, w celu sublimacji proszku węglika krzemu. Pręt grafitowy o niższej temperaturze zawiesza się w mieszaninie gazowej, co naturalnie umożliwia osadzanie się czystego węglika krzemu i tworzenie kryształów.

Chemiczne osadzanie z fazy gazowej

Alternatywnie producenci uprawiają sześcienny SiC za pomocą chemicznego osadzania z fazy gazowej, które jest powszechnie stosowane w procesach syntezy-opartych na węglu i stosowanych w przemyśle półprzewodników. W tej metodzie wyspecjalizowana mieszanka chemiczna gazów wchodzi do środowiska próżniowego i łączy się przed osadzeniem na podłożu.
Obie metody produkcji płytek z węglika krzemu wymagają ogromnych ilości energii, sprzętu i wiedzy, aby odnieść sukces.

Jakie są zastosowania węglika krzemu?

Węglik krzemu stosowany w wojskowych zbrojach kuloodpornych
Węglik krzemu służy do produkcji zbroi kuloodpornej. Właściwością tego związku, która skłania do jego zastosowania w takim celu, jest jego twardość. Pociski i inne szkodliwe przedmioty będą musiały stawić czoła twardym blokom ceramicznym utworzonym przez węglik krzemu. Kule nie mogą przebić bloków ceramicznych.

Węglik krzemu stosowany w półprzewodnikach
Węglik krzemu staje się półprzewodnikiem po dodaniu do niego domieszek. Domieszki takie jak bor i aluminium dodane do węglika krzemu sprawiają, że staje się on półprzewodnikiem typu ap. Z drugiej strony domieszki takie jak azot i fosfor dodane do węglika krzemu sprawiają, że staje się on półprzewodnikiem typu n-.

Węglik krzemu stosowany w materiałach ściernych
Węglik krzemu jest powszechnie stosowany jako materiał ścierny ze względu na jego twardość. Stosowany jest do produkcji ściernic, narzędzi skrawających i papieru ściernego. Materiały ścierne z węglika krzemu są zwykle tańsze niż inne materiały ścierne o podobnej jakości. Materiały ścierne służą do szlifowania materiałów takich jak stal, aluminium, żeliwo i guma.

Węglik krzemu stosowany w pojazdach elektrycznych
Węglik krzemu jest lepszym wyborem niż krzem do zasilania pojazdów elektrycznych. Pojazdy elektryczne zasilane węglikiem krzemu są bardzo wydajne i-ekonomiczne.

Węglik krzemu stosowany w biżuterii
Strukturalnie podobny do diamentu, ale bardziej błyszczący, tańszy, trwalszy i lżejszy od diamentu, węglik krzemu jest-zasłużoną alternatywą dla diamentu w branży jubilerskiej.

Węglik krzemu stosowany w paliwie
Oprócz innych zastosowań węglik krzemu jest używany jako paliwo. Jest stosowany jako paliwo w produkcji stali i pozwala uzyskać czystszą stal niż większość innych paliw. Jest to także tańsze i bardziej przyjazne dla środowiska-paliwo.

Węglik krzemu stosowany w diodach LED
W pierwszym zestawie-diod elektroluminescencyjnych (LED), który został wyprodukowany, wykorzystano technologię węglika krzemu. Służył do produkcji niebieskich, czerwonych i żółtych diod LED. Diody LED są stosowane w telewizorach, tablicach informacyjnych i komputerach.

Certyfikaty

Typowe problemy dotyczące węglika krzemu

P: Jakie są zastosowania SiC w urządzeniach elektronicznych?

Odp.: Węglik krzemu to półprzewodnik doskonale nadający się do zastosowań energetycznych, przede wszystkim dzięki swojej odporności na wysokie napięcia, nawet dziesięciokrotnie wyższe niż te, które można zastosować w przypadku krzemu. Półprzewodniki na bazie węglika krzemu zapewniają wyższą przewodność cieplną, większą ruchliwość elektronów i mniejsze straty mocy. Diody i tranzystory SiC mogą również pracować przy wyższych częstotliwościach i temperaturach bez utraty niezawodności. Główne zastosowania urządzeń SiC, takich jak diody Schottky'ego i tranzystory FET/MOSFET, obejmują przetwornice, inwertery, zasilacze, ładowarki akumulatorów i systemy sterowania silnikami.

P: Dlaczego SiC pokonuje Si w zastosowaniach energetycznych?

O: Mimo że krzem jest najczęściej używanym półprzewodnikiem w elektronice, zaczyna on wykazywać pewne ograniczenia, szczególnie w-zastosowaniach wymagających dużej mocy. Istotnym czynnikiem w tych zastosowaniach jest przerwa wzbroniona, czyli przerwa energetyczna oferowana przez półprzewodnik. Gdy przerwa wzbroniona jest duża, używana elektronika może być mniejsza, działać szybciej i bardziej niezawodnie. Może również pracować w wyższych temperaturach, napięciach i częstotliwościach niż inne półprzewodniki. Podczas gdy krzem ma pasmo wzbronione około 1,12 eV, węglik krzemu ma prawie trzykrotnie większą wartość, około 3,26 eV.

P: Jakie zanieczyszczenia są używane do domieszkowania materiału węglika krzemu?

Odp.: W czystej postaci węglik krzemu zachowuje się jak izolator elektryczny. Dzięki kontrolowanemu dodatkowi zanieczyszczeń lub domieszek SiC może zachowywać się jak półprzewodnik. Półprzewodnik typu AP- można otrzymać przez domieszkowanie go glinem, borem lub galem, natomiast zanieczyszczenia azotem i fosforem dają półprzewodnik typu N-. Węglik krzemu ma zdolność przewodzenia prądu elektrycznego w pewnych warunkach, ale nie w innych, na podstawie czynników takich jak napięcie lub intensywność promieniowania podczerwonego, światła widzialnego i promieni ultrafioletowych. W przeciwieństwie do innych materiałów, węglik krzemu może kontrolować obszary typu P- i typu N- wymagane do wytwarzania urządzeń w szerokim zakresie. Z tych powodów SiC jest materiałem odpowiednim do urządzeń zasilających i zdolnym pokonać ograniczenia oferowane przez krzem.

P: W jaki sposób półprzewodniki SiC mogą zapewnić lepsze zarządzanie temperaturą niż krzem?

Odp.: Kolejnym ważnym parametrem jest przewodność cieplna, która jest wskaźnikiem tego, jak półprzewodnik jest w stanie rozproszyć wytwarzane przez siebie ciepło. Jeżeli półprzewodnik nie jest w stanie skutecznie odprowadzać ciepła, wprowadza się ograniczenie dotyczące maksymalnego napięcia roboczego i temperatury, jakie urządzenie może wytrzymać. Jest to kolejny obszar, w którym węglik krzemu ma przewagę nad krzemem: przewodność cieplna węglika krzemu wynosi 1490 W/m-K w porównaniu do 150 W/m-K oferowanego przez krzem.

P: Jakie są surowce do węglika krzemu?

Odp.: Głównymi surowcami są SiO2 i C, które reagują w wysokiej temperaturze. Dodawane są także trociny i sól (czasami), dzięki czemu trociny spalają się i tworzą pory, ułatwiając ucieczkę wydzielających się gazów (w wysokiej temperaturze). Wypalanie trwa około 40 godzin i po wystudzeniu usuwa się ścianki boczne.

P: Jak uzyskać węglik krzemu?

Odp.: Zwykle węglik krzemu wytwarza się w procesie Acheson, który obejmuje ogrzewanie piasku krzemionkowego i węgla do wysokich temperatur w grafitowym piecu oporowym Acheson. Może mieć postać drobnego proszku lub związanej masy, którą należy rozdrobnić i zmielić, zanim będzie można go wykorzystać jako surowiec w postaci proszku.

P: Czy produkcja węglika krzemu jest trudna?

Odp.: Najprostszym procesem produkcji węglika krzemu jest połączenie piasku krzemionkowego i węgla w elektrycznym piecu oporowym z grafitem Acheson w wysokiej temperaturze od 1600 stopni (2910 stopni F) do 2500 stopni (4530 stopni F).

P: Jakie są kluczowe zastosowania węglika krzemu?

Odp.: Węglik krzemu jest bardzo popularnym materiałem ściernym w nowoczesnych lapidarium ze względu na jego trwałość i stosunkowo niski koszt materiału. Jest to zatem niezwykle istotne dla branży artystycznej. W przemyśle wytwórczym związek ten wykorzystuje się ze względu na jego twardość w kilku procesach obróbki ściernej, takich jak honowanie, szlifowanie,-cięcie strumieniem wody i piaskowanie.

P: Czy węglik krzemu jest rozpuszczalny w wodzie?

Odp.: Węglik krzemu jest nierozpuszczalny w wodzie. Jest jednak rozpuszczalny w stopionych zasadach (takich jak NaOH i KOH), a także w stopionym żelazie. Węglik krzemu można uznać za związek krzemoorganiczny.

P: Czy węglik krzemu może przewodzić prąd?

Odpowiedź: Tak, ale pod pewnymi warunkami.
Węglik krzemu w czystej postaci zachowuje się jak izolator elektryczny. Jednakże po kontrolowanym dodaniu zanieczyszczeń lub środków domieszkujących oraz dlatego, że SiC ma niezbędną rezystywność, może wykazywać właściwości pół-przewodnictwa; innymi słowy, jako półprzewodnik, nie pozwala na swobodny-przepływ prądu, ani też go całkowicie nie odpycha.

P: Skąd pozyskujemy węglik krzemu?

Odp.: Węglik krzemu (SiC) lub karborund to syntetyczny materiał ścierny wytwarzany w wyniku stapiania-wysokiej jakości piasku krzemionkowego i drobno zmielonego węgla (koksu naftowego) w piecu elektrycznym w wysokiej temperaturze (1600–2500 stopni).

P: Czy węglik krzemu jest mocniejszy niż diament?

Odp.: Węglik krzemu jest twardy i ma twardość w skali Mohsa wynoszącą 9,5, co ustępuje jedynie najtwardszemu diamentowi na świecie. Ponadto węglik krzemu ma doskonałą przewodność cieplną. Jest rodzajem półprzewodnika i jest odporny na utlenianie w wysokiej temperaturze.

P: Z czym reaguje węglik krzemu?

Odp.: Proszek SiC można mieszać z proszkiem węgla i/lub krzemu, formować w kształty, a następnie poddawać reakcji w wysokiej temperaturze, tworząc-samozwiązany (Si+C tworzy SiC do spajania ziaren), związany azotkowo (krzem reaguje z N2, tworząc Si3N4) lub związany krzemem (silikonowany SiC) węglik krzemu.

P: Jakie są różne typy kryształów SiC?

Odp.: Struktury krystaliczne SiC są sześcienne, sześciokątne i romboedryczne. System notacji używany dla SiC wskazuje liczbę warstw w sekwencji ułożenia atomów i literę reprezentującą strukturę krystaliczną politypu (C dla sześciennego, H dla sześciokątnego i R dla romboedrycznego).

P: Jaka jest różnica między alfa i beta węglikiem krzemu?

Odp.: Tym, co odróżnia te dwie formy węglika krzemu, jest struktura mikrokrystaliczna. Podczas gdy beta węglik krzemu ma sześcienną strukturę mikrokrystaliczną, alfa krystaliczny węglik ma kulistą strukturę mikrokrystaliczną.

Jesteśmy profesjonalnymi producentami i dostawcami węglika krzemu w Chinach, specjalizującymi się w świadczeniu wysokiej jakości niestandardowych usług. Serdecznie zapraszamy do zakupu lub sprzedaży hurtowej węglika krzemu luzem w magazynie tutaj z naszej fabryki. W celu konsultacji cenowej skontaktuj się z nami. Niski fosfor ferro krzem, Bezpośredni dostawca elektrolityczny płatki manganu, krzem żelazowy do tworzenia stali