sic-sic是什么-sic制作工艺、主要成分及适用于哪些领域

sic概述

金刚砂又名碳化硅（SiC）是用石英砂、石油焦（或煤焦）、木屑（生产绿色碳化硅时需要加食盐）等原料通过电阻炉高温冶炼而成。碳化硅在大自然也存在罕见的矿物，莫桑石。 碳化硅又称碳硅石。在当代C、N、B等非氧化物高技术耐火原料中，碳化硅为应用最广泛、最经济的一种，可以称为金钢砂或耐火砂。 目前中国工业生产的碳化硅分为黑色碳化硅和绿色碳化硅两种，均为六方晶体，比重为3.20～3.25，显微硬度为2840～3320kg/mm2。

sic的物质品种

碳化硅有黑碳化硅和绿碳化硅两个常用的基本品种，都属α-SiC。①黑碳化硅含SiC约95%，其韧性高于绿碳化硅，大多用于加工抗张强度低的材料，如玻璃、陶瓷、石材、耐火材料、铸铁和有色金属等。②绿碳化硅含SiC约97%以上，自锐性好，大多用于加工硬质合金、钛合金和光学玻璃，也用于珩磨汽缸套和精磨高速钢刀具。此外还有立方碳化硅，它是以特殊工艺制取的黄绿色晶体，用以制作的磨具适于轴承的超精加工，可使表面粗糙度从Ra32～0.16微米一次加工到Ra0.04～0.02微米。

sic的制作工艺

sic，由于天然含量甚少，碳化硅主要多为人造。常见的方法是将石英砂与焦炭混合，利用其中的二氧化硅和石油焦，加入食盐和木屑，置入电炉中，加热到2000°C左右高温，经过各种化学工艺流程后得到碳化硅微粉。

碳化硅(SiC)因其很大的硬度而成为一种重要的磨料，但其应用范围却超过一般的磨料。例如，它所具有的耐高温性、导热性而成为隧道窑或梭式窑的首选窑具材料之一，它所具有的导电性使其成为一种重要的电加热元件等。制备SiC制品首先要制备SiC冶炼块[或称：SiC颗粒料，因含有C且超硬，因此SiC颗粒料曾被称为：金刚砂。

但要注意：它与天然金刚砂(也称：石榴子石)的成分不同。在工业生产中，SiC冶炼块通常以石英、石油焦等为原料，辅助回收料、乏料，经过粉磨等工序调配成为配比合理与粒度合适的炉料(为了调节炉料的透气性需要加入适量的木屑，制备绿碳化硅时还要添加适量食盐)经高温制备而成。高温制备SiC冶炼块的热工设备是专用的碳化硅电炉，其结构由炉底、内面镶有电极的端墙、可卸式侧墙、炉心体(全称为：电炉中心的通电发热体，一般用石墨粉或石油焦炭按一定的形状与尺寸安装在炉料中心，一般为圆形或矩形。其两端与电极相连)等组成。

该电炉所用的烧成方法俗称：埋粉烧成。它一通电即为加热开始，炉心体温度约2500℃，甚至更高(2600～2700℃)，炉料达到1450℃时开始合成SiC(但SiC主要是在≥1800℃时形成)，且放出co。然而，≥2600℃时SiC会分解，但分解出的si又会与炉料中的C生成SiC。每组电炉配备一组变压器，但生产时只对单一电炉供电，以便根据电负荷特性调节电压来基本上保持恒功率，大功率电炉要加热约24 h，停电后生成SiC的反应基本结束，再经过一段时间的冷却就可以拆除侧墙，然后逐步取出炉料。

高温煅烧后的炉料从外到内分别是：未反应料(在炉中起保温作用)、氧碳化硅羼(半反应料，主要成分是C与SiO。)、粘结物层(是粘结很紧的物料层，主要成分是C、SiO2、40%～60%SiC以及Fe、Al、Ca、Mg的碳酸盐)、无定形物层(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的碳酸盐)、二级品SiC层(主要成分是90%～95%SiC，该层已生成六方SiC即口一SiC，但结晶体较小、很脆弱，不能作为磨料)、一级品SiC层(SiC含量<96%，而且是六方SiC即口一SiC的粗大结晶体)、炉芯体石墨。

在上述各层料中，通常将未反应料和一部分氧碳化硅层料作为乏料收集，将氧碳化硅层的另一部分料与无定形物、二级品、部分粘结物一起收集为回炉料，而一些粘结很紧、块度大、杂质多的粘结物则抛弃之。而一级品则经过分级、粗碎、细碎、化学处理、干燥与筛分、磁选后就成为各种粒度的黑色或绿色的SiC颗粒。要制成碳化硅微粉还要经过水选过程；要做成碳化硅制品还要经过成型与结烧的过程。

sic MOSFET的特性

1、导通电阻随温度变化率较小，高温情况下导通阻抗很低，能在恶劣的环境下很好的工作。

2、随着门极电压的升高，导通电阻越小，表现更接近于压控电阻。

3、开通需要门极电荷较小，总体驱动功率较低，其体二极管Vf较高，但反向恢复性很好，可以降低开通损耗。

4、具有更小的结电容，关断速度较快，关断损耗更小。

5、开关损耗小，可以进行高频开关动作，使得滤波器等无源器件小型化，提高功率密度。

6、开通电压高于高于SI器件，推荐使用Vgs为18V或者20V，虽然开启电压只有2.7V，但只有驱动电压达到18V~20V时才能完全开通。

7、误触发耐性稍差，需要有源钳位电路或者施加负电压防止其误触发。

sic MOSFET对驱动的要求

1、触发脉冲有比较快的上升速度和下降速度，脉冲前沿和后沿要陡。

2、驱动回路的阻抗不能太大，开通时快速对栅极电容充电，关断时栅极电容能够快速放电。

3、驱动电路能够提供足够大的驱动电流

4、驱动电路能够提供足够大的驱动电压，减小SIC MOSFET的导通损耗。

5、驱动电路采用负压关断，防止误导通，增强其抗干扰能力。

6、驱动电路整个驱动回路寄生电感要小，驱动电路尽量靠近功率管。

7、驱动电路峰值电流Imax要更大，减小米勒平台的持续时间，提高开关速度。

sic的用处

sic在电气工业中，碳化硅可用做避雷器阀体、硅碳电热元件、远红外线发生器等。在电子工业中，如在工业碳化硅炉内或在工业炉上用特别办法培育出来大片完好的碳化硅单晶体，可作为发光二极管(如晶体灯、数字管灯)的基片;高纯碳化硅晶体是制造耐辐射高温半导体的优质资料。碳化硅是少量禁带宽度大(2.86eV)且具有P及n两种导电类型的半导体资料之一。

在航天工业中，用碳化硅制造的燃气滤片、燃烧室喷嘴已用于火箭技能中。现已完成工业化出产的碳化硅纤维，是一种新式高强度、高模量资料，具有优异的耐热性和耐氧化性，与金属、树脂有杰出的相容性。使用温度可达1200℃，高温下强度坚持率可达80%以上。可用以制造热屏蔽资料、耐高温输送带、过滤高温气体或熔融金属的滤布，也可与炭纤维或玻璃纤维复合用做增强金属和陶瓷的增强资料。

低档次的碳化硅可用做炼钢脱氧剂及铸铁添加剂。

在炭素工业中，碳化硅首要用来出产炼铁高炉用砖，如石墨碳化硅、氮化硅结合的碳化硅砖等。

在石墨电极出产中，碳化硅还用做耐氧化涂层电极的涂层耐火烧结料的配猜中，以添加涂层对温度急剧改变的承受才能。

在特种炭素资料——生物炭的制造中，常以丙烷和三氯甲基硅烷为气体质料，经高温热解反响，在石墨基体上堆积生成含硅热解炭涂层，以添加制品的硬度、强度和耐磨性。涂层中的碳化硅以β-SiC的晶型存在，晶粒尺寸为1μm左右。用此法制造的生物炭制品如含硅热解炭人工心脏瓣膜等，具有很好的生物相容性。

sic主要体现在那几大领域呢？

（一）在半导体范畴的使用

碳化硅一维纳米资料因为本身的微观描摹和晶体结构使其具有更多独特的优异功用和愈加广泛的使用远景，被普遍认为有望成为第三代宽带隙半导体资料的重要组成单元。

第三代半导体资料即宽禁带半导体资料，又称高温半导体资料，首要包含碳化硅、氮化镓、氮化铝、氧化锌、金刚石等。这类资料具有宽的禁带宽度（禁带宽度大于2.2ev）、高的热导率、高的击穿电场、高的抗辐射才能、高的电子饱和速率等特点，适用于高温、高频、抗辐射及大功率器件的制造。第三代半导体资料凭借着其优异的特性，未来使用远景非常宽广。

（二）在光伏范畴的使用

光伏逆变器对光伏发电效果非常重要，不只具有直沟通改换功用，还具有最大限度地发挥太阳电池功用的功用和体系故障维护功用。归纳起来有主动运转和停机功用、最大功率盯梢操控功用、防单独运转功用（并网体系用）、主动电压调整功用（并网体系用）、直流检测功用（并网体系用）、直流接地检测功用（并网体系用）等。

国内逆变器厂家对新技能和新器件的使用仍是太少，以碳化硅为功率器件的逆变器，而且开端大批量使用，碳化硅内阻很少，能够把功率做很高，开关频率能够达到10K，也能够节约LC滤波器和母线电容。碳化硅资料在光伏逆变器使用上或有打破。

（三）在航空范畴的使用

碳化硅制造成碳化硅纤维，碳化硅纤维首要用作耐高温资料和增强资料，耐高温资料包含热屏蔽资料、耐高温输送带、过滤高温气体或熔融金属的滤布等。用做增强资料时，常与碳纤维或玻璃纤维合用，以增强金属（如铝）和陶瓷为主，如做成喷气式飞机的刹车片、发动机叶片、着陆齿轮箱和机身结构资料等，还可用做体育用品，其短切纤维则可用做高温炉材等。

碳化硅粗料已能很多供给，但是技能含量极高 的纳米级碳化硅粉体的使用短时间不可能构成规模经济。碳化硅晶片在我国研制尚属起步阶段，碳化硅晶片在国内的使用较少，碳化硅资料产业的展开缺乏下游使用企业的支撑。就人才培养和技能研制等展开密切合作；加强企业间的沟通，尤其要积极参加国际沟通活动，提高企业展开水平；重视企业品牌建造，努力打造企业的拳头产品等。

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