碳化硅的硬度很大,莫氏硬度为9.5级,仅次于硬的金刚石(10级),具有优良的导热性能,是一种半导体,高温时能化。碳化硅至少有70种结晶型态。α-碳化硅为常见的一种同质异晶物,在高于2000 °C高温下形成,具有六角晶系结晶构造(似纤维锌矿)。β-碳化硅,立方晶系结构,与钻石相似,则在低于2000 °C生成,结构如页面附图所示。
为了鉴定碳化硅的生成或其与周围介质发生化学反应的可能性,必须了解SIC的热力学性能。
不同生产研究者提出的碳化硅热力学常数,往往差异很大。因此,必须对原有的数据比较分析,才能得出可信的数据。比较分析过往的数值可以计算出碳化硅的热力学数据。对于耐火材料用碳化硅,可以有个非常明确的热力学性能可信值。
通过上述热力学常数计算出的元素硅和碳生成碳化硅(Si+C=SIC)发生反应时自由能和热势的变化。当碳化硅处于固态的温度范围内(<1683K),计算是按焦木金一斯瓦尔茨曼公式进行的,而在存在液态硅的范围内(1683~2800K),经过分析计算咱们可以得出结论:就热力学方面而言,在低于3000K温度下固态或液态硅与石墨相互反应便能生成碳化硅。
随着节能减排、新能源并网、智能电网的发展,这些领域对功率半导体器件的性能指标和可靠性的要求日益提高,要求器件有更高的工作电压、更大的电流承载能力、更高的工作频率、更高的效率、更高的工作温度、更强的散热能力和更高的可靠性。经过半个多世纪的发展,基于硅材料的功率半导体器件的性能已经接近其物理极限。因此,以碳化硅(SiC)、氮化(GaN)等为代表的第三代半导体材料的发展开始受到重视。***和国际大型企业纷纷投入到碳化硅和氮化的研发和产业化中,产业链覆盖材料、器件、模块和应用等各个环节。
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