Was ist siliciumcarbid?

Siliciumcarbid (SiC)

Siliciumcarbid, auch bekannt als Carborundum, ist eine chemische Verbindung aus Silicium und Kohlenstoff mit der chemischen Formel SiC. Es handelt sich um ein Halbleitermaterial mit sehr guten Eigenschaften, das in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt wird.

Eigenschaften und Merkmale:

Hohe Härte: SiC ist extrem hart und nahezu Diamanten in der Mohs-Härteskala ähnlich. Dies macht es zu einem idealen Material für abrasive Anwendungen. Siehe auch: https://de.wikiwhat.page/kavramlar/härte
Hohe thermische Leitfähigkeit: SiC leitet Wärme sehr gut, was es nützlich für Anwendungen macht, bei denen Wärmeableitung erforderlich ist.
Hohe chemische Beständigkeit: SiC ist resistent gegen viele Säuren und Basen, was es für den Einsatz in aggressiven Umgebungen geeignet macht.
Hohe Betriebstemperatur: SiC kann bei hohen Temperaturen eingesetzt werden, ohne seine Eigenschaften wesentlich zu verlieren. Dies ist ein grosser Vorteil gegenüber Silicium (Si).
Halbleitereigenschaften: SiC ist ein Halbleiter mit einer grossen Bandlücke, was es für Hochleistungs- und Hochfrequenzanwendungen prädestiniert. Siehe auch: https://de.wikiwhat.page/kavramlar/halbleiter und https://de.wikiwhat.page/kavramlar/bandlücke.

Anwendungen:

Abrasive Materialien: Aufgrund seiner Härte wird SiC in Schleifscheiben, Schleifpapier und anderen abrasiven Werkzeugen verwendet.
Hochleistungselektronik: SiC wird in Leistungshalbleitern wie Dioden, Transistoren und MOSFETs eingesetzt, die in Hochspannungs- und Hochfrequenzanwendungen verwendet werden. Siehe auch: https://de.wikiwhat.page/kavramlar/mosfet
LEDs: SiC wird als Substratmaterial für blaue und grüne LEDs verwendet.
Hochtemperaturbauteile: SiC wird in Hochtemperatur-Sensoren, Heizelementen und anderen Bauteilen eingesetzt.
Bremsbeläge: Siliciumcarbid wird in Bremsbelägen verwendet, um deren Leistung und Haltbarkeit zu verbessern.
Kerntechnik: Aufgrund der hohen thermischen und chemischen Beständigkeit findet es Verwendung im Bereich der Kerntechnik.

Herstellung:

SiC wird typischerweise durch den Acheson-Prozess hergestellt, bei dem Siliciumdioxid (SiO₂) und Kohlenstoff (C) bei hohen Temperaturen in einem elektrischen Widerstandsofen reagieren.

Modifikationen (Polymorphe):

SiC existiert in verschiedenen kristallinen Formen, die als Polytypen bezeichnet werden. Die häufigsten Polytypen sind 3C-SiC, 4H-SiC und 6H-SiC. Jeder Polytyp hat leicht unterschiedliche physikalische und elektrische Eigenschaften.