炭化ケイ素
Zhen An: 中国の大手シリコンカーバイドメーカー
振安国際有限公司。は中国の安陽市に位置し、冶金業界で30年以上の経験と技術の蓄積を持っています。
現在、Zhenan は冶金および金属材料の全自動かつインテリジェントな生産ラインを運営しており、安定した年間生産量と販売量は 150,000 トンです。
当社の工場面積は約 30,000 平方メートルで、安定した大規模生産をサポートしています。{2}}
品質保証
当社の品質検査官は各リンクの品質を厳しく管理し、製品の各バッチが国際基準を満たしていることを確認します。
良いサービス
Zhenan には、高品質の冶金製品の材料とサービスを提供することに専念する優秀な専門チームがいます。{0}
カスタマイズ
お客様のご要望に応じて、特殊な仕様、形状、材質のカスタマイズされた冶金材料製品も提供いたします。
迅速な配達
膨大な生産能力により、時間通りの配達と目的地への輸送を確実に行います。
幅広い用途
ZhenAn 冶金材料製品は、鋳造、製鋼、電力、非鉄金属、石油化学、ガラス、建材などの分野で広く使用されており、世界 80 以上の国と地域に輸出されています。{0}
炭化ケイ素の紹介
SiC としても知られる炭化ケイ素は、純粋なシリコンと純粋な炭素からなる半導体基材です。 SiC に窒素またはリンをドープして n- 型半導体を形成したり、ベリリウム、ホウ素、アルミニウム、またはガリウムをドープして p- 型半導体を形成したりできます。炭化ケイ素には多くの種類と純度が存在しますが、半導体-グレードの品質の炭化ケイ素が利用されるようになったのはここ数十年のことです。
堅牢な結晶構造
炭化ケイ素は軽元素であるケイ素（Si）と炭素（C）で構成されています。その基本的な構成要素は、四面体を形成する 4 つの炭素原子の結晶であり、中心の 1 つのケイ素原子に共有結合しています。 SiC は、異なる相や結晶構造で存在するため、多形性も示します。
高硬度
炭化ケイ素のモース硬度は 9 で、炭化ホウ素 (9.5) とダイヤモンド (10) に次いで入手可能な材料の中で最も硬いです。この明らかな特性により、SiC はメカニカル シール、ベアリング、切削工具に優れた材料の選択肢となります。
高温耐性-
炭化ケイ素の高温および熱衝撃に対する耐性により、SiC を耐火レンガやその他の耐火材料の製造に使用できるようになります。炭化ケイ素の分解は2000度から始まります
導電率
SiC を精製すると、その挙動は電気絶縁体として現れます。しかし、不純物を制御することにより、炭化ケイ素は半導体の電気的特性を示すことができます。たとえば、ドーピングによってさまざまな量のアルミニウムを導入すると、p- 型半導体が得られます。通常、工業用グレードの SiC の純度は約 98 ～ 99.5% です。{4}一般的な不純物は、アルミニウム、鉄、酸素、遊離炭素です。
化学的安定性
炭化ケイ素は安定で化学的に不活性な物質であり、酸 (塩酸、硫酸、フッ化水素酸) や塩基 (濃水酸化ナトリウム) にさらされたり、煮沸されたりした場合でも、高い耐食性を備えています。塩素中でも反応することがわかっていますが、900度以上の温度でのみ反応します。炭化ケイ素は、温度が約 850 度になると空気中で酸化反応を開始し、SiO2 を形成します。
炭化ケイ素の利点
高温対応:SiC はシリコンよりもはるかに高い温度 (多くの場合最大 400 ℃、場合によっては最大 800 ℃) で動作することができるため、大幅な性能低下なしに極端な条件に対応できる、より効率的な電子デバイスが可能になります。この優れた機能は、SiC の高い熱伝導率と電荷キャリアの固有濃度が低いことによるものです。熱伝導率が高いということは、SiC トランジスタが同等のシリコン チップよりもはるかに小さいヒートシンクを使用できるか、同等のヒートシンクを使用してより多くの熱に耐えることができることを意味します。室温での電荷キャリアの濃度が低いということは、熱で解放された電子が固有の電荷キャリアに追加され、トランジスタがフラッディングして「オン」位置（導通状態）にロックされる前に、SiC がより大きな電気負荷に耐えることができることを意味します。
より高い降伏電圧:SiC はシリコンの約 8 倍高い降伏電圧 (約 300 kV/cm 対 2400 kV/cm) を持っています。これは、予測できない伝導挙動や致命的な障害が発生する前に、より高い電圧に耐えることができることを意味します。
より小さなフォームファクター:この利点は、シリコンに比べて SiC の降伏電圧と熱伝導率が高いことに起因します。シリコンと炭化ケイ素のトランジスタがそれぞれ同じ降伏電圧まで耐えられるように設計されている場合、従来のシリコン トランジスタは SiC トランジスタよりもはるかに大きい必要があります。小型の SiC トランジスタの「オン」抵抗は、大型のシリコン トランジスタと比べて 0.25 ～ 0.5% 程度低くなります。この特性により、電力損失が低く、より効率的でコンパクトなパワー エレクトロニクス システムの設計が可能になります。
より高いスイッチング周波数:SiC トランジスタのフォームファクタが小さくなり、その結果としてスイッチング周波数が高くなることで、EV バッテリの充電に使用されるような電力コンバータで使用するための、軽量で安価なインダクタやコンデンサの設計が可能になります。
炭化ケイ素はどのように作られるのですか?
最も単純な炭化ケイ素の製造方法では、珪砂と石炭などの炭素を最高 2500 度の高温で溶かします。色が濃く、より一般的な炭化ケイ素には鉄と炭素の不純物が含まれていることがよくありますが、純粋な SiC 結晶は無色で、炭化ケイ素が摂氏 2700 度で昇華すると形成されます。これらの結晶は加熱されると、レーリー法として知られるプロセスにより低温でグラファイト上に堆積します。
レリー法
このプロセス中、花崗岩るつぼは通常誘導によって非常に高温に加熱され、炭化ケイ素粉末が昇華します。低温のグラファイトロッドがガス混合物中に浮遊し、本質的に純粋な炭化ケイ素が堆積して結晶を形成することが可能になります。
化学蒸着
あるいは、メーカーは化学気相成長法を使用して立方晶 SiC を成長させます。これは炭素ベースの合成プロセスで一般的に使用され、半導体産業でも使用されます。{0}}この方法では、ガスの特殊な化学混合物が真空環境に入り、基板上に堆積する前に結合します。
炭化ケイ素ウェーハの製造方法はいずれも、成功するには膨大な量のエネルギー、設備、知識が必要です。
炭化ケイ素の用途は何ですか?
軍用防弾防具に使用される炭化ケイ素
炭化ケイ素は防弾装甲の製造に使用されます。このような用途に適したこの化合物の特性は、その硬度です。銃弾やその他の有害な物体は、炭化ケイ素が形成する硬いセラミックのブロックと戦わなければなりません。弾丸はセラミックブロックを貫通できません。
半導体に使用される炭化ケイ素
炭化ケイ素は、ドーパントを添加すると半導体になります。炭化ケイ素にホウ素やアルミニウムなどのドーパントを添加すると、p- 型半導体になります。一方、炭化ケイ素に窒素やリンなどのドーパントを添加すると、炭化ケイ素はn-型半導体になります。
研磨剤に使用される炭化ケイ素
炭化ケイ素は非常に硬いため、研磨剤としてよく使用されます。砥石、切削工具、サンドペーパーの製造に使用されます。炭化ケイ素研磨材は通常、同様の品質の他の研磨材よりも安価です。研磨剤は、鋼、アルミニウム、鋳鉄、ゴムなどの材料を研削するために使用されます。
電気自動車に使用される炭化ケイ素
電気自動車の動力源としては、シリコンよりも炭化ケイ素の方が優れています。炭化ケイ素を搭載した電気自動車は、効率とコスト効率が非常に優れています。-
ジュエリーに使用される炭化ケイ素
構造的にはダイヤモンドに似ていますが、ダイヤモンドよりも光沢があり、安価で耐久性があり、軽い炭化ケイ素は、ジュエリー業界においてダイヤモンドの代替品として十分に評価されています。{0}
燃料に使用される炭化ケイ素
他の用途に加えて、炭化ケイ素は燃料としても使用されます。製鉄の燃料として使用され、他のほとんどの燃料よりも純粋な鋼を生産します。また、安価で環境に優しい燃料でもあります。-
LEDに使用される炭化ケイ素
最初に製造された発光ダイオード (LED) のセットは、炭化ケイ素技術を利用して作られました。{0}青、赤、黄色の LED の製造に使用されました。 LED はテレビ、ディスプレイボード、コンピューターなどで使用されています。
認証
