ซิลิคอนคาร์ไบด์เป็นสารอนินทรีย์ที่มีสูตรทางเคมี SiC มันทำจากวัตถุดิบเช่นทรายควอทซ์ โค้กปิโตรเลียม (หรือโค้กถ่านหิน) และขี้เลื่อย (จำเป็นต้องใช้เกลือในการผลิตซิลิกอนคาร์ไบด์สีเขียว) ผ่านการถลุงที่อุณหภูมิสูงในเตาต้านทาน ซิลิคอนคาร์ไบด์เป็นเซมิคอนดักเตอร์ที่มีอยู่ในธรรมชาติในรูปของมอยซาไนต์แร่ที่หายากมาก ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2436 เป็นต้นมา มีการผลิตเป็นจำนวนมากในรูปแบบผงและคริสตัลเพื่อใช้เป็นสารกัดกร่อน ฯลฯ ในบรรดาวัตถุดิบทนไฟไฮเทคที่ไม่ใช่ออกไซด์ เช่น C, N และ B ซิลิคอนคาร์ไบด์เป็นวัตถุดิบที่ใช้กันอย่างแพร่หลายและประหยัดที่สุด ซึ่งอาจเรียกว่าทรายเพชรหรือทรายทนไฟก็ได้ ซิลิคอนคาร์ไบด์ที่ผลิตทางอุตสาหกรรมของจีนแบ่งออกเป็นซิลิกอนคาร์ไบด์สีดำและซิลิกอนคาร์ไบด์สีเขียว ซึ่งทั้งสองอย่างนี้เป็นผลึกหกเหลี่ยม
สารบัญ
ความแข็งสูง: ความแข็งของซิลิคอนคาร์ไบด์เป็นอันดับสองรองจากเพชรและคิวบิกโบรอนไนไตรด์ ซึ่งอยู่ในอันดับที่สามในบรรดาวัสดุเซรามิกทั้งหมด มีความทนทานต่อการสึกหรอดีเยี่ยม สามารถต้านทานการสึกหรอของพื้นผิว และยืดอายุการใช้งาน
ความแข็งแรงสูง: ซิลิคอนคาร์ไบด์มีความแข็งแรงให้ผลผลิตสูงและทนต่อแรงดึง สามารถรับน้ำหนักสูงและมีความเค้นเชิงกลสูง และเหมาะสำหรับใช้ในสภาพแวดล้อมที่มีภาระสูงและความเครียดสูง
ความเสถียรทางความร้อนสูง: ซิลิคอนคาร์ไบด์มีเสถียรภาพทางความร้อนที่ดีเยี่ยม มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนเล็กน้อย มีการนำความร้อนสูง และสามารถทนต่อความเครียดและการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิที่อุณหภูมิสูงได้ อุณหภูมิการทำงานที่สูงมากอาจสูงถึงกว่า 600°C ซึ่งสูงกว่าอุณหภูมิของอุปกรณ์ซิลิคอนที่ 300°C มาก
ความต้านทานต่ออุณหภูมิสูง: ซิลิคอนคาร์ไบด์มีแถบความถี่ขนาดใหญ่และสามารถทำงานที่อุณหภูมิสูงกว่าได้โดยไม่มีกระแสรั่วไหลอย่างมีนัยสำคัญ
ความเสถียรทางเคมี: ซิลิคอนคาร์ไบด์มีความทนทานต่อกรด เบส และสารออกซิแดนท์ส่วนใหญ่สูงมาก และสามารถรักษาประสิทธิภาพได้แม้ในสภาพแวดล้อมทางเคมีที่รุนแรง
อัตราความอิ่มตัวของอิเล็กตรอนสูง: อัตราการอิ่มตัวของอิเล็กตรอนของซิลิกอนคาร์ไบด์เป็นสองเท่าของซิลิกอน ซึ่งช่วยให้อุปกรณ์ซิลิกอนคาร์ไบด์สามารถบรรลุความถี่ในการทำงานที่สูงขึ้นและความหนาแน่นของพลังงาน
ความแรงของสนามไฟฟ้าแบบแยกส่วนสูง: ซิลิคอนคาร์ไบด์มีความแรงของสนามไฟฟ้าแบบแยกส่วนสูง ซึ่งช่วยให้อุปกรณ์ทนทานต่อการทำงานของไฟฟ้าแรงสูง จึงช่วยลดปริมาตรและน้ำหนัก
ความเป็นตัวนำยิ่งยวด: ที่อุณหภูมิต่ำ ซิลิคอนคาร์ไบด์มีคุณสมบัติเป็นตัวนำยิ่งยวดและสามารถใช้ในการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่เป็นตัวนำยิ่งยวดได้
อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์: ซิลิคอนคาร์ไบด์กลายเป็นวัสดุในอุดมคติสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังยุคใหม่ เนื่องจากมีแถบความถี่ที่กว้าง การเคลื่อนตัวของอิเล็กตรอนสูง และความแรงของสนามไฟฟ้าที่มีการแยกย่อยสูง ซิลิคอนคาร์ไบด์สามารถทำงานได้อย่างเสถียรที่อุณหภูมิสูงขึ้นและในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงขึ้น ซึ่งช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือและประสิทธิภาพของอุปกรณ์ได้อย่างมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านยานพาหนะไฟฟ้า รถไฟความเร็วสูง การบินและอวกาศ ฯลฯ การใช้งานอุปกรณ์พลังงานซิลิคอนคาร์ไบด์กำลังนำไปสู่การปฏิวัติทางเทคโนโลยี
การผลิตเซรามิกขั้นสูง: เนื่องจากมีความแข็งแรงสูง ทนต่อการสึกหรอ และทนต่ออุณหภูมิสูง ซิลิคอนคาร์ไบด์จึงกลายเป็นวัตถุดิบหลักในการผลิตเซรามิกขั้นสูง ไม่ว่าจะใช้ทำเตาเผาที่มีอุณหภูมิสูง ชิ้นส่วนที่ทนทานต่อการสึกหรอ หรือชิ้นส่วนที่ป้องกันการกัดกร่อน เซรามิกซิลิคอนคาร์ไบด์ก็แสดงให้เห็นถึงข้อได้เปรียบที่ไม่มีใครเทียบได้
ออปโตอิเล็กทรอนิกส์: คุณสมบัติทางแสงอันเป็นเอกลักษณ์ของซิลิคอนคาร์ไบด์ทำให้มันเปล่งประกายในสนามออปโตอิเล็กทรอนิกส์ เนื่องจากเป็นวัสดุเปล่งแสงอัลตราไวโอเลตที่ดีเยี่ยม ซิลิคอนคาร์ไบด์จึงสามารถนำไปใช้ในการเตรียม LED และเลเซอร์อัลตราไวโอเลตที่มีประสิทธิภาพได้ และยังใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์แหล่งกำเนิดแสง เช่น หลอดโซเดียมความดันสูงและฉากฟลูออเรสเซนต์
