sic-sic是什么-sic制作工藝、主要成分及適用于哪些領域

sic概述

金剛砂又名碳化硅（SiC）是用石英砂、石油焦（或煤焦）、木屑（生產綠色碳化硅時需要加食鹽）等原料通過電阻爐高溫冶煉而成。碳化硅在大自然也存在罕見的礦物，莫桑石。 碳化硅又稱碳硅石。在當代C、N、B等非氧化物高技術耐火原料中，碳化硅為應用最廣泛、最經濟的一種，可以稱為金鋼砂或耐火砂。 目前中國工業生產的碳化硅分為黑色碳化硅和綠色碳化硅兩種，均為六方晶體，比重為3.20～3.25，顯微硬度為2840～3320kg/mm2。

sic的物質品種

碳化硅有黑碳化硅和綠碳化硅兩個常用的基本品種，都屬α-SiC。①黑碳化硅含SiC約95%，其韌性高于綠碳化硅，大多用于加工抗張強度低的材料，如玻璃、陶瓷、石材、耐火材料、鑄鐵和有色金屬等。②綠碳化硅含SiC約97%以上，自銳性好，大多用于加工硬質合金、鈦合金和光學玻璃，也用于珩磨汽缸套和精磨高速鋼刀具。此外還有立方碳化硅，它是以特殊工藝制取的黃綠色晶體，用以制作的磨具適于軸承的超精加工，可使表面粗糙度從Ra32～0.16微米一次加工到Ra0.04～0.02微米。

sic的制作工藝

sic，由于天然含量甚少，碳化硅主要多為人造。常見的方法是將石英砂與焦炭混合，利用其中的二氧化硅和石油焦，加入食鹽和木屑，置入電爐中，加熱到2000°C左右高溫，經過各種化學工藝流程后得到碳化硅微粉。

碳化硅(SiC)因其很大的硬度而成為一種重要的磨料，但其應用范圍卻超過一般的磨料。例如，它所具有的耐高溫性、導熱性而成為隧道窯或梭式窯的首選窯具材料之一，它所具有的導電性使其成為一種重要的電加熱元件等。制備SiC制品首先要制備SiC冶煉塊[或稱：SiC顆粒料，因含有C且超硬，因此SiC顆粒料曾被稱為：金剛砂。

但要注意：它與天然金剛砂(也稱：石榴子石)的成分不同。在工業生產中，SiC冶煉塊通常以石英、石油焦等為原料，輔助回收料、乏料，經過粉磨等工序調配成為配比合理與粒度合適的爐料(為了調節爐料的透氣性需要加入適量的木屑，制備綠碳化硅時還要添加適量食鹽)經高溫制備而成。高溫制備SiC冶煉塊的熱工設備是專用的碳化硅電爐，其結構由爐底、內面鑲有電極的端墻、可卸式側墻、爐心體(全稱為：電爐中心的通電發熱體，一般用石墨粉或石油焦炭按一定的形狀與尺寸安裝在爐料中心，一般為圓形或矩形。其兩端與電極相連)等組成。

該電爐所用的燒成方法俗稱：埋粉燒成。它一通電即為加熱開始，爐心體溫度約2500℃，甚至更高(2600～2700℃)，爐料達到1450℃時開始合成SiC(但SiC主要是在≥1800℃時形成)，且放出co。然而，≥2600℃時SiC會分解，但分解出的si又會與爐料中的C生成SiC。每組電爐配備一組變壓器，但生產時只對單一電爐供電，以便根據電負荷特性調節電壓來基本上保持恒功率，大功率電爐要加熱約24 h，停電后生成SiC的反應基本結束，再經過一段時間的冷卻就可以拆除側墻，然后逐步取出爐料。

高溫煅燒后的爐料從外到內分別是：未反應料(在爐中起保溫作用)、氧碳化硅羼(半反應料，主要成分是C與SiO。)、粘結物層(是粘結很緊的物料層，主要成分是C、SiO2、40%～60%SiC以及Fe、Al、Ca、Mg的碳酸鹽)、無定形物層(主要成分是70%～90%SiC，而且是立方SiC即β-sic，其余是C、SiO2及Fe、A1、Ca、Mg的碳酸鹽)、二級品SiC層(主要成分是90%～95%SiC，該層已生成六方SiC即口一SiC，但結晶體較小、很脆弱，不能作為磨料)、一級品SiC層(SiC含量<96%，而且是六方SiC即口一SiC的粗大結晶體)、爐芯體石墨。

在上述各層料中，通常將未反應料和一部分氧碳化硅層料作為乏料收集，將氧碳化硅層的另一部分料與無定形物、二級品、部分粘結物一起收集為回爐料，而一些粘結很緊、塊度大、雜質多的粘結物則拋棄之。而一級品則經過分級、粗碎、細碎、化學處理、干燥與篩分、磁選后就成為各種粒度的黑色或綠色的SiC顆粒。要制成碳化硅微粉還要經過水選過程；要做成碳化硅制品還要經過成型與結燒的過程。

sic MOSFET的特性

1、導通電阻隨溫度變化率較小，高溫情況下導通阻抗很低，能在惡劣的環境下很好的工作。

2、隨著門極電壓的升高，導通電阻越小，表現更接近于壓控電阻。

3、開通需要門極電荷較小，總體驅動功率較低，其體二極管Vf較高，但反向恢復性很好，可以降低開通損耗。

4、具有更小的結電容，關斷速度較快，關斷損耗更小。

5、開關損耗小，可以進行高頻開關動作，使得濾波器等無源器件小型化，提高功率密度。

6、開通電壓高于高于SI器件，推薦使用Vgs為18V或者20V，雖然開啟電壓只有2.7V，但只有驅動電壓達到18V~20V時才能完全開通。

7、誤觸發耐性稍差，需要有源鉗位電路或者施加負電壓防止其誤觸發。

sic MOSFET對驅動的要求

1、觸發脈沖有比較快的上升速度和下降速度，脈沖前沿和后沿要陡。

2、驅動回路的阻抗不能太大，開通時快速對柵極電容充電，關斷時柵極電容能夠快速放電。

3、驅動電路能夠提供足夠大的驅動電流

4、驅動電路能夠提供足夠大的驅動電壓，減小SIC MOSFET的導通損耗。

5、驅動電路采用負壓關斷，防止誤導通，增強其抗干擾能力。

6、驅動電路整個驅動回路寄生電感要小，驅動電路盡量靠近功率管。

7、驅動電路峰值電流Imax要更大，減小米勒平臺的持續時間，提高開關速度。

sic的用處

sic在電氣工業中，碳化硅可用做避雷器閥體、硅碳電熱元件、遠紅外線發生器等。在電子工業中，如在工業碳化硅爐內或在工業爐上用特別辦法培育出來大片完好的碳化硅單晶體，可作為發光二極管(如晶體燈、數字管燈)的基片;高純碳化硅晶體是制造耐輻射高溫半導體的優質資料。碳化硅是少量禁帶寬度大(2.86eV)且具有P及n兩種導電類型的半導體資料之一。

在航天工業中，用碳化硅制造的燃氣濾片、燃燒室噴嘴已用于火箭技能中。現已完成工業化出產的碳化硅纖維，是一種新式高強度、高模量資料，具有優異的耐熱性和耐氧化性，與金屬、樹脂有杰出的相容性。使用溫度可達1200℃，高溫下強度堅持率可達80%以上。可用以制造熱屏蔽資料、耐高溫輸送帶、過濾高溫氣體或熔融金屬的濾布，也可與炭纖維或玻璃纖維復合用做增強金屬和陶瓷的增強資料。

低檔次的碳化硅可用做煉鋼脫氧劑及鑄鐵添加劑。

在炭素工業中，碳化硅首要用來出產煉鐵高爐用磚，如石墨碳化硅、氮化硅結合的碳化硅磚等。

在石墨電極出產中，碳化硅還用做耐氧化涂層電極的涂層耐火燒結料的配猜中，以添加涂層對溫度急劇改變的承受才能。

在特種炭素資料——生物炭的制造中，常以丙烷和三氯甲基硅烷為氣體質料，經高溫熱解反響，在石墨基體上堆積生成含硅熱解炭涂層，以添加制品的硬度、強度和耐磨性。涂層中的碳化硅以β-SiC的晶型存在，晶粒尺寸為1μm左右。用此法制造的生物炭制品如含硅熱解炭人工心臟瓣膜等，具有很好的生物相容性。

sic主要體現在那幾大領域呢？

（一）在半導體范疇的使用

碳化硅一維納米資料因為本身的微觀描摹和晶體結構使其具有更多獨特的優異功用和愈加廣泛的使用遠景，被普遍認為有望成為第三代寬帶隙半導體資料的重要組成單元。

第三代半導體資料即寬禁帶半導體資料，又稱高溫半導體資料，首要包含碳化硅、氮化鎵、氮化鋁、氧化鋅、金剛石等。這類資料具有寬的禁帶寬度（禁帶寬度大于2.2ev）、高的熱導率、高的擊穿電場、高的抗輻射才能、高的電子飽和速率等特點，適用于高溫、高頻、抗輻射及大功率器件的制造。第三代半導體資料憑借著其優異的特性，未來使用遠景非常寬廣。

（二）在光伏范疇的使用

光伏逆變器對光伏發電效果非常重要，不只具有直溝通改換功用，還具有最大限度地發揮太陽電池功用的功用和體系故障維護功用。歸納起來有主動運轉和停機功用、最大功率盯梢操控功用、防單獨運轉功用（并網體系用）、主動電壓調整功用（并網體系用）、直流檢測功用（并網體系用）、直流接地檢測功用（并網體系用）等。

國內逆變器廠家對新技能和新器件的使用仍是太少，以碳化硅為功率器件的逆變器，而且開端大批量使用，碳化硅內阻很少，能夠把功率做很高，開關頻率能夠達到10K，也能夠節約LC濾波器和母線電容。碳化硅資料在光伏逆變器使用上或有打破。

（三）在航空范疇的使用

碳化硅制造成碳化硅纖維，碳化硅纖維首要用作耐高溫資料和增強資料，耐高溫資料包含熱屏蔽資料、耐高溫輸送帶、過濾高溫氣體或熔融金屬的濾布等。用做增強資料時，常與碳纖維或玻璃纖維合用，以增強金屬（如鋁）和陶瓷為主，如做成噴氣式飛機的剎車片、發動機葉片、著陸齒輪箱和機身結構資料等，還可用做體育用品，其短切纖維則可用做高溫爐材等。

碳化硅粗料已能很多供給，但是技能含量極高 的納米級碳化硅粉體的使用短時間不可能構成規模經濟。碳化硅晶片在我國研制尚屬起步階段，碳化硅晶片在國內的使用較少，碳化硅資料產業的展開缺乏下游使用企業的支撐。就人才培養和技能研制等展開密切合作；加強企業間的溝通，尤其要積極參加國際溝通活動，提高企業展開水平；重視企業品牌建造，努力打造企業的拳頭產品等。

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