一、碳化硅簡介

1.碳化硅(SiC)是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑(生產(chǎn)綠色碳化硅時(shí)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(dāng)代C、N、B等非氧化物高技術(shù)耐火原料中，碳化硅為應(yīng)用*廣泛、*經(jīng)濟(jì)的一種，可以稱為金鋼砂或耐火砂。

目前中國工業(yè)生產(chǎn)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，碳化硅化學(xué)性能穩(wěn)定、導(dǎo)熱系數(shù)高、熱膨脹系數(shù)小、耐磨性能好，硬度很大,莫氏硬度為9.5級(jí)，僅次于世界上天然形成*硬的金剛石(10級(jí))，具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性能，是一種半導(dǎo)體，高溫時(shí)能抗氧化。

2.碳化硅由于化學(xué)性能穩(wěn)定、導(dǎo)熱系數(shù)高、熱膨脹系數(shù)小、耐磨性能好，硬度很大,莫氏硬度為9.5級(jí)，僅次于世界上天然形成*硬的金剛石(10級(jí))，具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性能，是一種半導(dǎo)體，高溫時(shí)能抗氧化。

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(qiáng)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(zhì)合金、鈦合金和光學(xué)玻璃，也用于珩磨汽缸套和精磨高速鋼刀具。

二、產(chǎn)品應(yīng)用

1.特種陶瓷

由于碳化硅化學(xué)性能穩(wěn)定、導(dǎo)熱系數(shù)高、熱膨脹系數(shù)小、耐磨性能好，硬度很大，應(yīng)用于相應(yīng)的特種功能陶瓷和結(jié)構(gòu)陶瓷，如：密封環(huán)、軸套、防彈裝甲、噴嘴及耐磨件

2.冶金及耐高溫材料

利用碳化硅具有耐腐蝕、耐高溫、強(qiáng)度大、導(dǎo)熱性能良好、抗沖擊等特性，碳化硅一方面可用于各種冶煉爐襯、高溫爐窯構(gòu)件、碳化硅板、襯板、支撐件、匣缽、坩堝等，還可以制做火箭噴管、燃?xì)廨啓C(jī)葉片等，利用其導(dǎo)熱系數(shù)、熱輻射、高熱強(qiáng)度大的特性，制造薄板窯具，不僅能減少窯具容量，還提高了窯爐的裝容量和產(chǎn)品質(zhì)量，縮短了生產(chǎn)周期，利用良好的導(dǎo)熱和熱穩(wěn)定性，作熱交換器，燃耗減少20%，節(jié)約燃料35%，使生產(chǎn)率提高20-30%，特別是礦山選廠用排放輸送管道的內(nèi)放，其耐磨程度是普通耐磨材料的6-7倍

3.磨料應(yīng)用

因碳化硅導(dǎo)熱系數(shù)高、熱膨脹系數(shù)小、耐磨性能好，硬度很大,莫氏硬度為9.5級(jí)，僅次于世界上天然形成*硬的金剛石(10級(jí))，具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性能。常被用作磨料用來制作磨具，如砂輪、油石、磨頭、砂瓦類等

4.電子電力應(yīng)用

社會(huì)經(jīng)濟(jì)和電力系統(tǒng)的迅速發(fā)展，人們對(duì)現(xiàn)代電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、高效、靈活運(yùn)行控制要求的日益提高，電力系統(tǒng)要求電力電子裝置具有更高的電壓，更大的功率容量和更高的可靠性。由于硅基大功率器件本身材料性能的限制，已經(jīng)不能滿足現(xiàn)在電子電力的要求，制約了現(xiàn)代電力電子技術(shù)在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中的應(yīng)用。碳化硅作為一種新型的寬禁帶半導(dǎo)體材料3．26 eV，遠(yuǎn)大于硅的1．1 eV，近年來，因其出色的物理及電特性，正越來越受到產(chǎn)界的廣泛關(guān)注。

1.SiC和Si材料性能對(duì)比

2.SiC的性能優(yōu)勢

高壓特性：

碳化硅器件是同等硅器件耐壓的10倍

碳化硅肖特基管耐壓可達(dá)2400V

碳化硅場效應(yīng)管耐壓可達(dá)數(shù)萬伏，且通態(tài)電阻并不很大

高頻特性：

導(dǎo)熱率高，易于散熱，耐高溫

散熱容易。由于SiC 材料的熱導(dǎo)率較高(3倍于Si)，散熱更容易，器件可工作在更高的環(huán)境（大于500℃）

3.SiC電子的應(yīng)用領(lǐng)域

現(xiàn)在SiC主要二極管和開關(guān)管，其高性能應(yīng)用于電子電力領(lǐng)域，*近在汽車電動(dòng)領(lǐng)域也得到廣泛的應(yīng)用

實(shí)例對(duì)比圖