sic概述

金剛砂又名碳化硅（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)用最廣泛、最經(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，顯微硬度為2840～3320kg/mm2。

sic的物質(zhì)品種

碳化硅有黑碳化硅和綠碳化硅兩個(gè)常用的基本品種，都屬α-SiC。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。此外還有立方碳化硅，它是以特殊工藝制取的黃綠色晶體，用以制作的磨具適于軸承的超精加工，可使表面粗糙度從Ra32～0.16微米一次加工到Ra0.04～0.02微米

sic的制作工藝

sic，由于天然含量甚少，碳化硅主要多為人造。常見的方法是將石英砂與焦炭混合，利用其中的二氧化硅和石油焦，加入食鹽和木屑，置入電爐中，加熱到2000°C左右高溫，經(jīng)過各種化學(xué)工藝流程后得到碳化硅微粉。

碳化硅(SiC)因其很大的硬度而成為一種重要的磨料，但其應(yīng)用范圍卻超過一般的磨料。例如，它所具有的耐高溫性、導(dǎo)熱性而成為隧道窯或梭式窯的首選窯具材料之一，它所具有的導(dǎo)電性使其成為一種重要的電加熱元件等。制備SiC制品首先要制備SiC冶煉塊[或稱：SiC顆粒料，因含有C且超硬，因此SiC顆粒料曾被稱為：金剛砂。

但要注意：它與天然金剛砂(也稱：石榴子石)的成分不同。在工業(yè)生產(chǎn)中，SiC冶煉塊通常以石英、石油焦等為原料，輔助回收料、乏料，經(jīng)過粉磨等工序調(diào)配成為配比合理與粒度合適的爐料(為了調(diào)節(jié)爐料的透氣性需要加入適量的木屑，制備綠碳化硅時(shí)還要添加適量食鹽)經(jīng)高溫制備而成。高溫制備SiC冶煉塊的熱工設(shè)備是專用的碳化硅電爐，其結(jié)構(gòu)由爐底、內(nèi)面鑲有電極的端墻、可卸式側(cè)墻、爐心體(全稱為：電爐中心的通電發(fā)熱體，一般用石墨粉或石油焦炭按一定的形狀與尺寸安裝在爐料中心，一般為圓形或矩形。其兩端與電極相連)等組成。

該電爐所用的燒成方法俗稱：埋粉燒成。它一通電即為加熱開始，爐心體溫度約2500℃，甚至更高(2600～2700℃)，爐料達(dá)到1450℃時(shí)開始合成SiC(但SiC主要是在≥1800℃時(shí)形成)，且放出co。然而，≥2600℃時(shí)SiC會(huì)分解，但分解出的si又會(huì)與爐料中的C生成SiC。每組電爐配備一組變壓器，但生產(chǎn)時(shí)只對(duì)單一電爐供電，以便根據(jù)電負(fù)荷特性調(diào)節(jié)電壓來基本上保持恒功率，大功率電爐要加熱約24 h，停電后生成SiC的反應(yīng)基本結(jié)束，再經(jīng)過一段時(shí)間的冷卻就可以拆除側(cè)墻，然后逐步取出爐料。

高溫煅燒后的爐料從外到內(nèi)分別是：未反應(yīng)料(在爐中起保溫作用)、氧碳化硅羼(半反應(yīng)料，主要成分是C與SiO。)、粘結(jié)物層(是粘結(jié)很緊的物料層，主要成分是C、SiO2、40%～60%SiC以及Fe、Al、Ca、Mg的碳酸鹽)、無定形物層(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的碳酸鹽)、二級(jí)品SiC層(主要成分是90%～95%SiC，該層已生成六方SiC即口一SiC，但結(jié)晶體較小、很脆弱，不能作為磨料)、一級(jí)品SiC層(SiC含量<96%，而且是六方SiC即口一SiC的粗大結(jié)晶體)、爐芯體石墨。

在上述各層料中，通常將未反應(yīng)料和一部分氧碳化硅層料作為乏料收集，將氧碳化硅層的另一部分料與無定形物、二級(jí)品、部分粘結(jié)物一起收集為回爐料，而一些粘結(jié)很緊、塊度大、雜質(zhì)多的粘結(jié)物則拋棄之。而一級(jí)品則經(jīng)過分級(jí)、粗碎、細(xì)碎、化學(xué)處理、干燥與篩分、磁選后就成為各種粒度的黑色或綠色的SiC顆粒。要制成碳化硅微粉還要經(jīng)過水選過程；要做成碳化硅制品還要經(jīng)過成型與結(jié)燒的過程。

sic MOSFET的特性

1、導(dǎo)通電阻隨溫度變化率較小，高溫情況下導(dǎo)通阻抗很低，能在惡劣的環(huán)境下很好的工作。

2、隨著門極電壓的升高，導(dǎo)通電阻越小，表現(xiàn)更接近于壓控電阻。

3、開通需要門極電荷較小，總體驅(qū)動(dòng)功率較低，其體二極管Vf較高，但反向恢復(fù)性很好，可以降低開通損耗。

4、具有更小的結(jié)電容，關(guān)斷速度較快，關(guān)斷損耗更小。

5、開關(guān)損耗小，可以進(jìn)行高頻開關(guān)動(dòng)作，使得濾波器等無源器件小型化，提高功率密度。

6、開通電壓高于高于SI器件，推薦使用Vgs為18V或者20V，雖然開啟電壓只有2.7V，但只有驅(qū)動(dòng)電壓達(dá)到18V~20V時(shí)才能完全開通。

7、誤觸發(fā)耐性稍差，需要有源鉗位電路或者施加負(fù)電壓防止其誤觸發(fā)。

sic MOSFET對(duì)驅(qū)動(dòng)的要求

1、觸發(fā)脈沖有比較快的上升速度和下降速度，脈沖前沿和后沿要陡。

2、驅(qū)動(dòng)回路的阻抗不能太大，開通時(shí)快速對(duì)柵極電容充電，關(guān)斷時(shí)柵極電容能夠快速放電。

3、驅(qū)動(dòng)電路能夠提供足夠大的驅(qū)動(dòng)電流

4、驅(qū)動(dòng)電路能夠提供足夠大的驅(qū)動(dòng)電壓，減小SIC MOSFET的導(dǎo)通損耗。

5、驅(qū)動(dòng)電路采用負(fù)壓關(guān)斷，防止誤導(dǎo)通，增強(qiáng)其抗干擾能力。

6、驅(qū)動(dòng)電路整個(gè)驅(qū)動(dòng)回路寄生電感要小，驅(qū)動(dòng)電路盡量靠近功率管。

7、驅(qū)動(dòng)電路峰值電流Imax要更大，減小米勒平臺(tái)的持續(xù)時(shí)間，提高開關(guān)速度。

sic的用處

sic在電氣工業(yè)中，碳化硅可用做避雷器閥體、硅碳電熱元件、遠(yuǎn)紅外線發(fā)生器等。在電子工業(yè)中，如在工業(yè)碳化硅爐內(nèi)或在工業(yè)爐上用特別辦法培育出來大片完好的碳化硅單晶體，可作為發(fā)光二極管(如晶體燈、數(shù)字管燈)的基片;高純碳化硅晶體是制造耐輻射高溫半導(dǎo)體的優(yōu)質(zhì)資料。碳化硅是少量禁帶寬度大(2.86eV)且具有P及n兩種導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體資料之一。

在航天工業(yè)中，用碳化硅制造的燃?xì)鉃V片、燃燒室噴嘴已用于火箭技能中。現(xiàn)已完成工業(yè)化出產(chǎn)的碳化硅纖維，是一種新式高強(qiáng)度、高模量資料，具有優(yōu)異的耐熱性和耐氧化性，與金屬、樹脂有杰出的相容性。使用溫度可達(dá)1200℃，高溫下強(qiáng)度堅(jiān)持率可達(dá)80%以上。可用以制造熱屏蔽資料、耐高溫輸送帶、過濾高溫氣體或熔融金屬的濾布，也可與炭纖維或玻璃纖維復(fù)合用做增強(qiáng)金屬和陶瓷的增強(qiáng)資料。

低檔次的碳化硅可用做煉鋼脫氧劑及鑄鐵添加劑。

在炭素工業(yè)中，碳化硅首要用來出產(chǎn)煉鐵高爐用磚，如石墨碳化硅、氮化硅結(jié)合的碳化硅磚等。

在石墨電極出產(chǎn)中，碳化硅還用做耐氧化涂層電極的涂層耐火燒結(jié)料的配猜中，以添加涂層對(duì)溫度急劇改變的承受才能。

在特種炭素資料——生物炭的制造中，常以丙烷和三氯甲基硅烷為氣體質(zhì)料，經(jīng)高溫?zé)峤夥错懀谑w上堆積生成含硅熱解炭涂層，以添加制品的硬度、強(qiáng)度和耐磨性。涂層中的碳化硅以β-SiC的晶型存在，晶粒尺寸為1μm左右。用此法制造的生物炭制品如含硅熱解炭人工心臟瓣膜等，具有很好的生物相容性。

sic主要體現(xiàn)在那幾大領(lǐng)域呢？

（一）在半導(dǎo)體范疇的使用

碳化硅一維納米資料因?yàn)楸旧淼奈⒂^描摹和晶體結(jié)構(gòu)使其具有更多獨(dú)特的優(yōu)異功用和愈加廣泛的使用遠(yuǎn)景，被普遍認(rèn)為有望成為第三代寬帶隙半導(dǎo)體資料的重要組成單元。

第三代半導(dǎo)體資料即寬禁帶半導(dǎo)體資料，又稱高溫半導(dǎo)體資料，首要包含碳化硅、氮化鎵、氮化鋁、氧化鋅、金剛石等。這類資料具有寬的禁帶寬度（禁帶寬度大于2.2ev）、高的熱導(dǎo)率、高的擊穿電場、高的抗輻射才能、高的電子飽和速率等特點(diǎn)，適用于高溫、高頻、抗輻射及大功率器件的制造。第三代半導(dǎo)體資料憑借著其優(yōu)異的特性，未來使用遠(yuǎn)景非常寬廣。

（二）在光伏范疇的使用

光伏逆變器對(duì)光伏發(fā)電效果非常重要，不只具有直溝通改換功用，還具有最大限度地發(fā)揮太陽電池功用的功用和體系故障維護(hù)功用。歸納起來有主動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)和停機(jī)功用、最大功率盯梢操控功用、防單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)功用（并網(wǎng)體系用）、主動(dòng)電壓調(diào)整功用（并網(wǎng)體系用）、直流檢測功用（并網(wǎng)體系用）、直流接地檢測功用（并網(wǎng)體系用）等。

國內(nèi)逆變器廠家對(duì)新技能和新器件的使用仍是太少，以碳化硅為功率器件的逆變器，而且開端大批量使用，碳化硅內(nèi)阻很少，能夠把功率做很高，開關(guān)頻率能夠達(dá)到10K，也能夠節(jié)約LC濾波器和母線電容。碳化硅資料在光伏逆變器使用上或有打破。

（三）在航空范疇的使用

碳化硅制造成碳化硅纖維，碳化硅纖維首要用作耐高溫資料和增強(qiáng)資料，耐高溫資料包含熱屏蔽資料、耐高溫輸送帶、過濾高溫氣體或熔融金屬的濾布等。用做增強(qiáng)資料時(shí)，常與碳纖維或玻璃纖維合用，以增強(qiáng)金屬（如鋁）和陶瓷為主，如做成噴氣式飛機(jī)的剎車片、發(fā)動(dòng)機(jī)葉片、著陸齒輪箱和機(jī)身結(jié)構(gòu)資料等，還可用做體育用品，其短切纖維則可用做高溫爐材等。

碳化硅粗料已能很多供給，但是技能含量極高 的納米級(jí)碳化硅粉體的使用短時(shí)間不可能構(gòu)成規(guī)模經(jīng)濟(jì)。碳化硅晶片在我國研制尚屬起步階段，碳化硅晶片在國內(nèi)的使用較少，碳化硅資料產(chǎn)業(yè)的展開缺乏下游使用企業(yè)的支撐。就人才培養(yǎng)和技能研制等展開密切合作；加強(qiáng)企業(yè)間的溝通，尤其要積極參加國際溝通活動(dòng)，提高企業(yè)展開水平；重視企業(yè)品牌建造，努力打造企業(yè)的拳頭產(chǎn)品等。
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