Въведетедействие към материали от силициев карбид

Силициевият карбид (SiC), като неорганично вещество, се състои от въглерод и силиций в съотношение 1:1 и има уникална Si-C тетраедрична структура. Тази структура дава на силициевия карбид отлични физични и химични свойства, като висока твърдост, висока термична стабилност и широка ширина на лентата. Широчината на забранената лента на силициевия карбид е до 3,26 eV, почти три пъти повече от силиция, което му позволява да остане стабилен при по-високи температури и да има по-висока напрегнатост на електрическото поле на пробив.

Получаване на материали от силициев карбид

Приготвянето на материали от силициев карбид включва главно метод на газова фаза, метод на течна фаза и метод на твърда фаза. Сред тях, физическият метод за транспортиране на пари (PVT) и методът на химическо отлагане на пари (ССЗ) са основните методи за получаване на висококачествени монокристали SiC. Методът PVT сублимира изходния прах от SiC при висока температура и кондензира и отглежда висококачествени монокристали SiC върху повърхността на зародишния кристал. ССЗ методът получава ултра фин SiC прах с висока чистота чрез високотемпературна газова реакция. В допълнение, методът на зол-гел и методът за растеж на разтвор от горни семена (TSSG) също са често използвани методи за приготвяне.

Приложение на материали от силициев карбид

SiC материалите са широко използвани в много области поради отличното им представяне.

‌Захранващи устройства‌: Материалите от силициев карбид имат значителни предимства в областта на силовата електроника. Например, в инверторите за електрически превозни средства и зареждащите купчини, захранващите устройства от силициев карбид могат да намалят размера на опаковката, да намалят загубите и да подобрят ефективността на преобразуване. Известни автомобилни компании като Тесла и BYD вече са използвали устройства от силициев карбид в своите продукти за електрически превозни средства. В допълнение, устройствата от силициев карбид също се използват широко във фотоволтаични инвертори и железопътен транспорт, което може да подобри цялостната ефективност на системата.

‌RF устройства‌: Във военните и комуникационните области радиочестотните устройства на базата на силициев карбид с галиев нитрид се превърнаха в основни компоненти на системи като 5G мобилни комуникационни системи и радари с активна фазирана решетка от ново поколение. Неговата добра топлопроводимост, висока честота и висока мощност предимства правят материалите от силициев карбид да имат широки перспективи за приложение в областта на радиочестотните устройства.

‌Бързо зарядно устройство‌: Устройствата със силициев карбид се считат за идеален избор за новото поколение захранващи устройства поради тяхната отлична устойчивост на висока температура, ниски загуби и висока ефективност. Например диодите от силициев карбид като G3S06505C и G5S6504Z на Tyco Тянрън се използват широко в импулсни захранвания, корекция на PFC фактора, моторни задвижвания, инвертори и други сценарии.

‌Аерокосмически‌: Композитите на базата на алуминий, подсилени с частици от силициев карбид, също са постигнали революционни приложения в аерокосмическата област. Например, в вентралната перка на изтребителя F16 и новата роторна система на хеликоптер на Еврокоптер, композитите на основата на алуминий, подсилени с частици от силициев карбид, значително подобряват твърдостта и живота на компонентите.

Размер на пазара и тенденция на развитие на производството на силициев карбид

Според данните на Йол глобалният размер на пазара на SiC захранващи устройства ще нарасне от 1,09 милиарда щатски долара през 2021 г. до 6,297 милиарда щатски долара през 2027 г., с годишен общ темп на растеж от 34%. В същото време размерът на пазара на базирани на силициев карбид радиочестотни устройства с галиев нитрид ще продължи да расте. На китайския пазар размерът на пазара на силови електронни устройства от силициев карбид и галиев нитрид се очаква да се увеличи до близо 30 милиарда юана при общ годишен темп на растеж от 45%.

Предизвикателства и възможности в производството на силициев карбид

Въпреки че материалите от силициев карбид имат много предимства, тяхната подготовка и приложение все още са изправени пред някои предизвикателства. Например, технологията за приготвяне на субстрати от силициев карбид е трудна и степента на добив трябва да бъде подобрена; производствените разходи на устройствата със силициев карбид са високи и пазарното промотиране все още изисква усилия. Въпреки това, с непрекъснатия напредък на технологиите и непрекъснатото разширяване на пазара, индустрията със силициев карбид ще разкрие повече възможности за развитие. В бъдеще материалите от силициев карбид ще се използват в повече области, като инжектират нова жизненост в развитието на полупроводниковата индустрия.