سایر محصولات

کاربید سیلیکون (SiC): تاریخچه و آینده
کاربید سیلیکون در طبیعت به عنوان یک ماده معدنی بسیار کمیاب به نام موسانیت وجود دارد که اولین بار در سال 1893 در دهانه شهاب سنگی کانیون دیابلو آریزونا یافت شد. با این حال، دو سال قبل از این، مخترع آمریکایی، ادوارد جی آچسون، در حالی که به دنبال راهی برای تولید الماس مصنوعی بود، به طور تصادفی SiC را کشف کرد که آن را کربوراندوم نامید. در سال‌های بعد، آچسون روش خود را برای ساخت پودر کاربید سیلیکون به ثبت رساند و همچنین فناوری را توسعه داد که امروزه هنوز برای ایجاد SiC با کاهش سیلیس با کربن در دماهای بالا در یک کوره الکتریکی استفاده می‌شود.
به لطف سختی ترکیب جدید - که تا زمان اختراع کاربید بور در سال 1929 سخت ترین ماده مصنوعی شناخته شده بود - در اواخر قرن نوزدهم و اوایل قرن بیستم، SiC به سرعت در مقیاس صنعتی به عنوان یک ساینده بسیار موثر محبوب شد. برنامه ای که امروزه هنوز برای آن استفاده می شود. در سال های اخیر، SiC به عنوان پایه ای برای سرامیک های بادوام مورد استفاده در ترمزها و کلاچ های خودرو استفاده شده است.
در دهه اول قرن بیستم SiC به عنوان دیود آشکارساز برای مجموعه‌های رادیویی بلوری اولیه مورد استفاده قرار گرفت، که در تئوری آن را به اولین ماده نیمه‌رسانای تجاری مهم تبدیل می‌کند. در این زمان همچنین مشاهده شد که این ماده با اعمال جریان الکتریکی می درخشد و رنگ آن را تغییر می دهد، به این معنی که این ماده نیز پیشرو اولیه دیود ساطع کننده نور است. در اواخر همان قرن، ویژگی‌های الکتریکی این ماده (مقاومت بالا تا یک ولتاژ آستانه معین که تا مقاومت بسیار پایین‌تری بالاتر از آن آستانه کاهش می‌یابد) باعث شد که در جداکننده‌های رعد و برق برای سیستم‌های توزیع نیروی الکتریکی مستقر شود، که در آن ستون‌هایی از گلوله‌های SiC بین ولتاژ بالا متصل می‌شوند. خطوط برق و زمین تضمین می‌کردند که صاعقه‌ها به جای خطوط برق به زمین منتقل می‌شوند.

چگونه کاربید سیلیکون (SiC) با نیترید گالیم (GaN) مقایسه می شود؟
در مقایسه با سیلیکونی که دارای شکاف باند 1.12 eV (الکترون ولت) است، GaN و SiC نیمه هادی های مرکب با شکاف نواری هستند که به ترتیب 3.39 eV و 3.26 eV سه برابر بیشتر هستند. این بدان معنی است که هر دو می توانند ولتاژهای بالاتر و فرکانس های بالاتر را پشتیبانی کنند، اگرچه تعدادی تفاوت بین این دو فناوری وجود دارد که بر نحوه کار و مکان استفاده آنها تأثیر می گذارد.
یکی از تفاوت‌های بین GaN و SiC سرعت حرکت الکترون‌ها است – سرعت حرکت الکترون‌ها در مواد نیمه‌رسانا. در 2،000 سانتی‌متر مربع/در مقابل، تحرک الکترون GaN 30 درصد سریع‌تر از سیلیکون است، در حالی که SiC دارای تحرک الکترون 650 سانتی‌متر مربع در مقابل است. این تفاوت ها در تعیین مزایایی که هر فناوری برای یک برنامه هدف ارائه می دهد، نقش دارد.
به عنوان مثال، تحرک بیشتر الکترون GaN، آن را برای کاربردهای با کارایی بالا و فرکانس بالا بسیار مناسب‌تر می‌کند، چیزی که به لطف درصد بسیار بسیار کمی از تراشه که در واقع توسط الکترود دروازه مصرف می‌شود پشتیبانی می‌شود. این امر ظرفیت خازنی بسیار کم را تضمین می کند به این معنی که دستیابی به فرکانس های بالاتر آسان است (به همین دلیل است که نیمه هادی های GaN به طور گسترده در دستگاه های RF که در محدوده گیگاهرتز سوئیچ می شوند استفاده می شود).
از سوی دیگر، SiC با رسانایی حرارتی بالاتر و عملکرد فرکانس پایین‌تر برای کاربردهای با توان بالاتر از جمله ولتاژهای بالاتر مورد نیاز در خودروهای برقی و مراکز داده، برخی از طرح‌های انرژی خورشیدی، کشش ریلی، توربین‌های بادی مناسب‌تر است. توزیع شبکه و تصویربرداری صنعتی و پزشکی که همیشه به سوئیچینگ فرکانس بالا نیاز ندارند، اما نیاز به عملکرد ولتاژ بالاتر و اتلاف حرارت بهبود یافته دارند.