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关于碳化硅的特性

2024/11/16 14:04:40

什么是碳化硅？
碳化硅即碳化硅（SiC），由硅（Si）和碳（C）组成。

除了陨石之外，它在自然界中不存在。由于其硬度高、耐磨性优良，广泛应用于磨料和耐火材料。纯碳化硅是无色透明的，但工业用的一般是黑色的。

特别是高纯度碳化硅作为越传统硅半导体的功率半导体材料而受到关注。

碳化硅的应用
碳化硅的特点包括高硬度、耐磨性、高导热性和耐腐蚀性。不仅可用于机械密封、轴等滑动部件，还可用于分级机等破碎机部件，以及高温试验机、金属熔化坩埚等耐热部件。

此外，近年来，它作为比传统半导体具有更高功率转换效率的功率半导体（SiC功率半导体）材料而受到关注。 SiC 功率半导体也用于 HEV（混合动力汽车）。

碳化硅的特性
碳化硅不溶于水。它不会变成液体，但在 2,545°C 时升华，并在 2,800°C 以上热分解。其莫氏硬度为9.5，是继金刚石和碳化硼之后第二硬的材料。由于折射率高达2.65，大晶体像镜子一样闪闪发光。

纯碳化硅是无色透明的。工业产品呈绿色或黑色，制造环境净化后颜色变浅。碳化硅的着色是由于铝和氮等元素进入晶格所致。颜色越浅，晶体的电阻越高，绿色用作加热元件的原材料。

硅原子比碳原子大。因此，原子间距离按C

碳化硅的结构
碳化硅中的C和Si属于元素周期表中的第14族。尽管它们是共价键，但由于电负性不同，它们也具有离子特性。因此，它以稳定的 1:1 化学计量化合物存在。摩尔质量为40.097g/mol，密度为3.22g/ cm3。

存在过 200 种类型，每种类型都具有层状结构的重复图案，其中一个原子被以四面体图案排列的另一个原子包围。基本上可分为六方α型和立方β型。

将焦炭和硅石在电炉中加热至2100℃以上，即可生产α型碳化硅粉末。在氩气流中将炭黑和硅加热至 1,800°C，生成 β 型。

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