碳化硅是什么晶体

碳化硅又名碳硅石、金刚砂，是由硅与碳元素以共价键结合的非金属碳化物，硅与碳的硬度非常大，仅次于金刚石和碳化硼，目前我国存在的碳化硅分为黑色碳化硅和绿色碳化硅两种，均为六方晶体。

碳化硅是什么晶体

碳化硅是一种二元晶体，由碳原子与硅原子共同构成，具有极强的耐热性和耐腐蚀性，具有特殊的结构和物理特性，可以用于各种电子器件、分子晶体和生物材料的制造。

碳化硅晶体具有良好的力学性能，可以承受较大的应力和温度，常用于制造空气动力发动机燃烧室、蒸汽发动机排气管、超高温密封件等军工产品。此外，由于碳化硅晶体具有优异的化学稳定性，可以用于制造传感器、热敏电阻等电子元件。

碳化硅的用途及性质

【性质】分子式为sic，其硬度介于刚玉和金刚石之间，机械强度高于刚玉，可作为磨料和其他某些工业材料使用。

工业用碳化硅于1891年研制成功，是最早的人造磨料。在陨石和地壳中虽有少量碳化硅存在，但迄今尚未找到可供开采的矿源。

纯碳化硅是无色透明的晶体。

工业碳化硅因所含杂质的种类和含量不同，而呈浅黄、绿、蓝乃至黑色，透明度随其纯度不同而异。

碳化硅晶体结构分为六方或菱面体的α-sic和立方体的β-sic（称立方碳化硅）。

α-sic由于其晶体结构中碳和硅原子的堆垛序列不同而构成许多不同变体，已发现70余种。

β-sic于2100℃以上时转变为α-sic。

碳化硅的工业制法是用优质石英砂和石油焦在电阻炉内炼制。炼得的碳化硅块，经破碎、酸碱洗、磁选和筛分或水选而制成各种粒度的产品。

碳化硅有黑碳化硅和绿碳化硅两个常用的基本品种，都属α-sic。

1、黑碳化硅含sic约98.5%，其韧性高于绿碳化硅，大多用于加工抗张强度低的材料，如玻璃、陶瓷、石材、耐火材料、铸铁和有色金属等。

2、绿碳化硅含sic99%以上，自锐性好，大多用于加工硬质合金、钛合金和光学玻璃，也用于珩磨汽缸套和精磨高速钢刀具。

此外还有立方碳化硅，它是以特殊工艺制取的黄绿色晶体，用以制作的磨具适于轴承的超精加工，可使表面粗糙度从ra32~0.16微米一次加工到ra0.04~0.02微米。

碳化硅由于化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好，除作磨料用外，还有很多其他用途，例如：以特殊工艺把碳化硅粉末涂布于水轮机叶轮或汽缸体的内壁，可提高其耐磨性而延长使用寿命1~2倍；用以制成的高级耐火材料，耐热震、体积小、重量轻而强度高，节能效果好。

低品级碳化硅（含sic约85%）是极好的脱氧剂，用它可加快炼钢速度，并便于控制化学成分，提高钢的质量。

此外，碳化硅还大量用于制作电热元件硅碳棒。碳化硅的硬度很大，具有优良的导热性能，是一种半导体，高温时能抗氧化。

碳化硅与氮化镓的区别

碳化硅与氮化镓是两种不同的物质，在应用上的区别在于：

1、性能方面：

具体而言，SiC器件可以承受更高的电压，最高可达1200V；GaN器件的工作电压和功率密度则低于SiC。同时，由于GaN器件的关断时间几乎为零（与50V/s的Si MOSFET相比，高电子迁移率使GaN的dV/dt大于100V/s），因此可在高频段提供前所未有的效率和性能。

但是这种理想的正向特性被证明也带来不方便，如果器件的寄生电容不接近于零，就会产生几十安培的电流尖峰，可能会在电磁兼容测试阶段造成问题。

2、封装方面：

SiC更有优势，由于可以采用与IGBT和MOSFET相同的TO-247和TO-220封装，新的SiC可以实现快速替换。GaN器件则使用更轻、更小的SMD封装，虽然可以获得更好的效果，但必须用在新项目中。

3、成本方面：

SiC器件现阶段更便宜，更受欢迎，原因之一是其走在了GaN之前。成本只是在一定程度上与生产工艺相关，还与市场需求有关，这也是为什么市场上的价格会趋于平坦的原因。由于GaN衬底的生产成本较高，GaN器件通常都基于Si衬底。