碳化硅的極端耐用性

在這篇博客中，我們將更仔細(xì)地研究SiC的耐用性，并研究這種耐用性對(duì)其許多不同的應(yīng)用的重要性。

碳化硅（SiC）是一種陶瓷材料，出于半導(dǎo)體應(yīng)用的目的，通常以單晶形式生長(zhǎng)。其固有的材料特性，加上作為單晶生長(zhǎng)，使其成為市場(chǎng)上最耐用的半導(dǎo)體材料之一。這種耐用性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了其電氣性能。

物理耐久性

SiC的物理耐久性最好通過(guò)觀察其在電子以外的一些應(yīng)用來(lái)證明：它用于砂紙，擠出模具，防彈背心板，高性能制動(dòng)盤(pán)和火焰點(diǎn)火器。SiC會(huì)在物體上留下劃痕，而不是自己被劃傷。當(dāng)用于高性能制動(dòng)盤(pán)時(shí)，其在惡劣條件下的長(zhǎng)期耐磨性將受到考驗(yàn)。要用作防彈背心板，SiC需要很高的物理強(qiáng)度以及良好的沖擊強(qiáng)度。

SiC在火焰點(diǎn)火器中的使用表明它也可以承受極端溫度。當(dāng)溫度達(dá)到2700°C左右時(shí)，SiC直接升華為氣相，這意味著它變成氣體。就上下文而言，鐵的熔點(diǎn)約為1500°C，因此為了使SiC組分改變相，其周?chē)拇蠖鄶?shù)金屬都已經(jīng)熔化。SiC可以在會(huì)破壞硅（Si）的溫度下繼續(xù)工作。

化學(xué)和電氣耐久性

SiC以其化學(xué)惰性而聞名 - 即使暴露在高達(dá)800°C的極端溫度下，它也不會(huì)受到堿或熔鹽等非常腐蝕性的化學(xué)物質(zhì)的攻擊。 由于其抗化學(xué)侵蝕性，SiC無(wú)腐蝕性，可以處理惡劣的工作環(huán)境，包括暴露于潮濕的空氣，鹽水和各種化學(xué)品。

由于SiC具有高能量帶隙，因此對(duì)電磁干擾和輻射的破壞性影響具有極強(qiáng)的抵抗力。與Si相比，SiC還可以處理更高水平的功率而不會(huì)損壞。

抗熱震性

承受熱沖擊的能力是SiC的另一個(gè)關(guān)鍵特性。當(dāng)物體暴露在極端的溫度梯度下時(shí)（即，當(dāng)物體的不同部分處于明顯不同的溫度時(shí)），就會(huì)發(fā)生熱沖擊。由于這種溫度梯度，這些不同部分的膨脹或收縮速率會(huì)有所不同。在脆性材料中，熱沖擊會(huì)導(dǎo)致斷裂，但SiC對(duì)這些影響具有很強(qiáng)的抵抗力。與大多數(shù)半導(dǎo)體材料相比，SiC的抗熱震性是高導(dǎo)熱性（單晶為350 W/m/K）和低熱膨脹的組合。

SiC的耐用性是SiC電子器件（例如MOSFET和肖特基二極管）用于HEV和EV等腐蝕性環(huán)境應(yīng)用的原因之一。其物理、化學(xué)和電氣耐久性使其成為需要韌性和可靠性的半導(dǎo)體應(yīng)用的絕佳材料。

審核編輯：郭婷