Piikarbidi (SiC) on eritt\u00e4in kova ja tihe\u00e4 keraaminen materiaali, jolla on laajakaistaisen puolijohteen ominaisuuksia, kuten erinomainen kemiallinen kest\u00e4vyys, alhainen l\u00e4mp\u00f6laajenemiskerroin sek\u00e4 erinomainen lujuus ja j\u00e4ykkyys.<\/p>\n
SiC:t\u00e4 k\u00e4ytet\u00e4\u00e4n yh\u00e4 laajemmin tehoelektroniikkakomponenteissa, jotta niiden kest\u00e4vyysj\u00e4nnitteit\u00e4 voidaan nostaa ja kytkent\u00e4vastusta pienent\u00e4\u00e4 verrattuna perinteisiin piikomponentteihin. SiC:n l\u00e4pily\u00f6ntis\u00e4hk\u00f6kent\u00e4n voimakkuus on 10 kertaa suurempi kuin piin.<\/p>\n
Pii on yksi luonnossa yleisimmin esiintyvist\u00e4 alkuaineista; sit\u00e4 l\u00f6ytyy tietokonepiireist\u00e4, valkoisilta hiekkarannoilta sek\u00e4 erilaisista erikoisuuksista, kuten kuukautiskuppeista ja rintaimplantteista. Piidioksidi \u2013 jota on 25% maankuoressa \u2013 koostuu piist\u00e4; vaikka sit\u00e4 ei teknisesti katsota metalliksi eik\u00e4 ei-metalliksi, se johtaa s\u00e4hk\u00f6\u00e4 hyvin ja sen johtavuus paranee l\u00e4mp\u00f6tilan noustessa.<\/p>\n
Piikarbidi on ihanteellinen materiaali sovelluksiin, joissa vaaditaan korkeita l\u00e4mp\u00f6tiloja, kuten kemianteollisuudessa ja paperinvalmistuksessa, energiateknologiassa sek\u00e4 putkij\u00e4rjestelmien komponenteissa. Sen tiedet\u00e4\u00e4n kest\u00e4v\u00e4n jopa 1600 \u00b0C:n l\u00e4mp\u00f6tiloja menett\u00e4m\u00e4tt\u00e4 kovuuttaan tai lujuuttaan.<\/p>\n
Piikarbidi (SiC) tarjoaa monenlaisia k\u00e4ytt\u00f6mahdollisuuksia kolmessa eri muodossaan: amorfisena, monikiteisen\u00e4 ja yksikiteisen\u00e4. Nykyisin k\u00e4ytett\u00e4viss\u00e4 olevista kolmesta kiinte\u00e4st\u00e4 muodosta yksikiteinen SiC tarjoaa parempia fysikaalisia ominaisuuksia kuin muut muodot, mink\u00e4 vuoksi sit\u00e4 tulisi suosia niiden sijaan useimmissa teollisissa sovelluksissa.<\/p>\n
SiC on eritt\u00e4in kest\u00e4v\u00e4 materiaali, joka koostuu hiili- ja piiatomeista, jotka ovat tiiviisti sitoutuneet tetraedreiksi kidehilaan, mik\u00e4 tekee siit\u00e4 eritt\u00e4in kest\u00e4v\u00e4n materiaalin, jonka sulamispiste on korkea \u2013 toiseksi korkein heti boorikarbidin j\u00e4lkeen. SiC:ll\u00e4 on my\u00f6s poikkeuksellisen laaja kaistanrakoenergia ja eritt\u00e4in korkea l\u00e4pily\u00f6ntis\u00e4hk\u00f6kentt\u00e4, mink\u00e4 ansiosta se soveltuu lukuisiin elektroniikkasovelluksiin \u2013 sen erinomaiset ominaisuudet mahdollistavat SiC-transistoreille alhaisemman \u201cp\u00e4\u00e4ll\u00e4\u201d-vastuksen s\u00e4ilytt\u00e4en samalla niiden l\u00e4pily\u00f6ntij\u00e4nnitteen kynnysarvot.<\/p>\n
Pii on hallitseva puolijohdemateriaali, mutta sen rajoitukset ovat tulleet esiin esimerkiksi s\u00e4hk\u00f6ajoneuvojen tehoelektroniikassa sek\u00e4 avaruusajoneuvoissa ja luotaimissa, joita l\u00e4hetet\u00e4\u00e4n tutkimaan planeettaamme. Piikarbidin erinomaiset materiaaliominaisuudet \u2013 kuten suurempi kaistanrakoenergia, poikkeuksellisen korkea l\u00e4pily\u00f6ntis\u00e4hk\u00f6kentt\u00e4, parempi l\u00e4mm\u00f6njohtavuus ja elektronien liikkuvuus \u2013 ovat tulleet yh\u00e4 selvemmin esiin.<\/p>\n
Piikarbidilaitteet kest\u00e4v\u00e4t huomattavasti korkeampaa l\u00e4pily\u00f6ntij\u00e4nnitett\u00e4 kuin vastaavat piilaitteet, mik\u00e4 mahdollistaa pienempien transistorien valmistamisen, joilla on suurempi l\u00e4pily\u00f6ntij\u00e4nnitesietokyky, samalla kun ne tarjoavat edelleen eritt\u00e4in alhaisen ON-vastuksen pinta-alayksikk\u00f6\u00e4 kohti.<\/p>\n
Huokoisen SiC:n valmistuksessa sovelletaan erilaisia koostumus- ja prosessointiehtoja, ja huokoisuus lis\u00e4\u00e4 vastusta pienent\u00e4m\u00e4ll\u00e4 johtumiseen k\u00e4ytett\u00e4viss\u00e4 olevaa poikkipinta-alaa sek\u00e4 ohjaamalla varauksenkantajia pois.<\/p>\n
Sintrattua huokoista SiC:t\u00e4 voidaan helposti muokata muuttamalla sen kemiallista koostumusta, sintrausl\u00e4mp\u00f6tilaa, huokoisuutta, huokosten kokoa ja morfologiaa sek\u00e4 sen s\u00e4hk\u00f6isi\u00e4 ominaisuuksia. Huokosten halkaisija, morfologia ja muoto m\u00e4\u00e4r\u00e4\u00e4v\u00e4t, miten ep\u00e4puhtaudet jakautuvat johtavuusvaiheeseen, ja t\u00e4m\u00e4 vaikuttaa huokoisen SiC:n s\u00e4hk\u00f6isiin ominaisuuksiin, kuten aukon elinik\u00e4\u00e4n tp ja diffuusiopituuteen Lp.<\/p>\n
SiC:ll\u00e4 on vaikuttavat fysikaaliset, l\u00e4mp\u00f6- ja kemialliset ominaisuudet. Sen kyky kest\u00e4\u00e4 \u00e4\u00e4rimm\u00e4isen korkeita l\u00e4mp\u00f6tiloja ja samalla vastustaa kemiallisia iskuja tekee siit\u00e4 erinomaisen materiaalivalinnan sovelluksiin, joissa olosuhteet ovat vaativat.<\/p>\n
Piikarbidi kiteytyy tiiviiksi rakenteeksi, joka koostuu tiiviisti pakkautuneista hiiliatomeista, jotka ovat kovalenttisesti sitoutuneet toisiinsa jaettujen elektroniparien kautta kahdessa ensisijaisessa koordinaatiotetraedriss\u00e4; nelj\u00e4 pii- ja nelj\u00e4 hiiliatomia, jotka jakavat elektroniparejaan sp3-hybridiorbitaalien kautta, muodostavat kaksi tetraedrista rakennetta, joiden sis\u00e4ll\u00e4 nelj\u00e4 pii- ja nelj\u00e4 hiiliatomia jakavat elektroniparejaan antaen t\u00e4lle kovalle ja kest\u00e4v\u00e4lle materiaalille sen ominaisen rakenteellisen j\u00e4rjestelyn. T\u00e4m\u00e4 ainutlaatuinen j\u00e4rjestely antaa piikarbidille sen huomattavan kovuuden ja joustavuuden.<\/p>\n
Kiteiset SiC-kiteet osoittavat my\u00f6s erinomaista hilan ep\u00e4suhtatoleranssia ja l\u00e4mm\u00f6njohtavuutta; niill\u00e4 on sek\u00e4 suuri hilan ep\u00e4suhtatoleranssi ett\u00e4 erinomainen l\u00e4mm\u00f6njohtavuus. Niiden l\u00e4mm\u00f6njohtavuus K huoneenl\u00e4mp\u00f6tilassa sijoittuu puhtaan timantin ja kuparin v\u00e4lille, ja se kasvaa dopingpitoisuuden N kasvaessa.<\/p>\n
SiC:ll\u00e4 on my\u00f6s huomattavat elastiset ominaisuudet: sen Youngin moduuli on 131 GPa, mik\u00e4 on verrattavissa \u201ckoviin\u201d materiaaleihin, kuten timanttiin (1 000 GPa), \u201ckovien\u201d ter\u00e4sten (200 GPa) ja keraamien \u2013 mutta se ylitt\u00e4\u00e4 selv\u00e4sti pehmeiden materiaalien, kuten polyeteenin ja polypropeenin, ominaisuudet.<\/p>\n
Pii on hauras metallinen alkuaine, joka ulkon\u00e4\u00f6lt\u00e4\u00e4n muistuttaa rautaa; toisin kuin rauta, sen sulamispiste on kuitenkin huomattavasti matalampi, ja se voi sulassa tilassa reagoida hapen, fosforin, typen ja monien muiden alkuaineiden kanssa. Pii\u00e4 voidaan my\u00f6s seosttaa voimakkaasti, jolloin saadaan joko n-tyyppist\u00e4 tai p-tyyppist\u00e4 materiaalia.<\/p>\n
Piikarbidin atomirakenne muistuttaa tiiviisti pakkautuneita kiteit\u00e4. Materiaali sis\u00e4lt\u00e4\u00e4 kaksi p\u00e4\u00e4koordinaatiotetraedri\u00e4, jotka koostuvat nelj\u00e4st\u00e4 pii- ja nelj\u00e4st\u00e4 hiiliatomista, jotka ovat kovalenttisesti sitoutuneet toisiinsa ja liitetty toisiinsa kulmistaan muodostaen polytyyppirakenteita \u2013 n\u00e4in syntyy kaksi p\u00e4\u00e4koordinaatiotetraedri\u00e4, jotka muodostavat tiiviisti pakkautuneita kuusikulmaisia verkostoja, joita kutsutaan polytyypeiksi.<\/p>\n
Piikarbidilla on useita polytyyppej\u00e4, joiden kiderakenteet ovat kuusikulmaisia, kuutiomaisia, romboedrisia tai tetragonaalisia. Ei-kuutiomaiset muodot, kuten 4H-SiC ja 6H-SiC, kuuluvat niin sanottuun a-SiC-perheeseen; kuutiomaisiin muunnoksiin kuuluvat 10R-SiC-, 12C-SiC-, 14H-SiC- ja 15R-SiC-polytyypit.<\/p>\n
Alkuainemuotoinen pii ei liukene veteen eik\u00e4 alkoholiin, mutta se voi liueta suurina pitoisuuksina orgaanisiin happoihin ja em\u00e4ksiin. Se toimii voimakkaana pelkistimen\u00e4, joka sulassa tilassaan muodostaa yhdisteit\u00e4 monien muiden alkuaineiden ja metallien (mukaan lukien kromi, volframi ja molybdeeni) kanssa. Lis\u00e4ksi pii toimii heikkona hapettimena ja tuottaa myrkyllist\u00e4 savua palaessaan ilmassa, sill\u00e4 se palaa loppuun reagoidessaan veden kanssa muodostaen natriumsilisidi\u00e4, joka on m\u00e4rk\u00e4n\u00e4 r\u00e4j\u00e4ht\u00e4v\u00e4sti syttyv\u00e4 yhdiste.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Piikarbidi (SiC) on eritt\u00e4in kova ja tihe\u00e4 keraaminen materiaali, jolla on laajakaistaisen puolijohteen ominaisuuksia, kuten erinomainen kemiallinen kest\u00e4vyys, alhainen l\u00e4mp\u00f6laajenemiskerroin sek\u00e4 erinomainen lujuus ja j\u00e4ykkyys. SiC:t\u00e4 k\u00e4ytet\u00e4\u00e4n yh\u00e4 enemm\u00e4n tehoelektroniikkakomponenteissa, jotta niiden kest\u00e4vyysj\u00e4nnitteit\u00e4 voidaan nostaa ja kytkent\u00e4vastusta pienent\u00e4\u00e4 verrattuna perinteisiin piikomponentteihin. SiC:n etuna on 10\u2026 Lue lis\u00e4\u00e4 \u00bbPiikarbidin edut<\/span><\/a><\/p>","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"neve_meta_sidebar":"","neve_meta_container":"","neve_meta_enable_content_width":"","neve_meta_content_width":0,"neve_meta_title_alignment":"","neve_meta_author_avatar":"","neve_post_elements_order":"","neve_meta_disable_header":"","neve_meta_disable_footer":"","neve_meta_disable_title":"","footnotes":""},"categories":[1],"tags":[],"class_list":["post-280","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-uncategorized"],"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/280","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=280"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/280\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":281,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/280\/revisions\/281"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=280"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=280"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=280"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}