Siliziumkarbid (SiC) ist ein keramisches Material, das häufig als Einkristall für Halbleiteranwendungen gezüchtet wird. Aufgrund seiner inhärenten Materialeigenschaften und des Einkristallwachstums ist es eines der langlebigsten Halbleitermaterialien auf dem Markt. Diese Haltbarkeit geht weit über die elektrische Funktionalität hinaus.
Physische Haltbarkeit
Die physikalische Haltbarkeit von SiC lässt sich am besten durch die Untersuchung seiner nichtelektronischen Anwendungen veranschaulichen: Sandpapier, Extrusionsdüsen, kugelsichere Westenplatten, Hochleistungsbremsscheiben und Flammenzünder. SiC zerkratzt ein Objekt, anstatt selbst zerkratzt zu werden. Beim Einsatz in Hochleistungsbremsscheiben wird ihre Widerstandsfähigkeit gegen Dauerverschleiß in rauen Umgebungen auf die Probe gestellt. Für die Verwendung als kugelsichere Westenplatte muss SiC sowohl eine hohe physikalische als auch eine hohe Schlagfestigkeit aufweisen.
Chemische und elektrische Beständigkeit
SiC ist bekannt für seine chemische Trägheit; Selbst aggressivste Chemikalien wie Laugen und Salzschmelzen können ihm selbst bei Temperaturen bis zu 800 °C nichts anhaben. Aufgrund seiner Beständigkeit gegen chemische Angriffe ist SiC nicht korrosiv und kann rauen Umgebungen standhalten, einschließlich Kontakt mit feuchter Luft, Salzwasser und einer Vielzahl von Chemikalien.
Aufgrund seiner hohen Energiebandlücke ist SiC sehr widerstandsfähig gegen elektromagnetische Störungen und die zerstörerischen Wirkungen von Strahlung. SiC ist auch widerstandsfähiger gegen Beschädigungen bei höheren Leistungsniveaus als Si.
Wärmeschockbeständigkeit
Die Temperaturwechselbeständigkeit von SiC ist eine weitere wichtige Eigenschaft. Wenn ein Objekt einem extremen Temperaturgradienten ausgesetzt wird, tritt ein Thermoschock auf (d. h. wenn verschiedene Abschnitte eines Objekts deutlich unterschiedliche Temperaturen aufweisen). Als Ergebnis dieses Temperaturgradienten variiert die Expansions- oder Kontraktionsrate zwischen den verschiedenen Abschnitten. Ein thermischer Schock kann Brüche in spröden Materialien verursachen, aber SiC ist sehr widerstandsfähig gegen diese Effekte. Die Temperaturwechselbeständigkeit von SiC ergibt sich aus seiner hohen Wärmeleitfähigkeit (350 W/m/K für einen Einkristall) und seiner geringen Wärmeausdehnung im Vergleich zu den meisten Halbleitermaterialien.
SiC-Elektronik (z. B. MOSFETs und Schottky-Dioden) wird aufgrund ihrer Haltbarkeit in Anwendungen mit aggressiven Umgebungen, wie HEVs und EVs, verwendet. Aufgrund seiner physikalischen, chemischen und elektrischen Widerstandsfähigkeit ist es ein hervorragendes Material für den Einsatz in Halbleiteranwendungen, die Zähigkeit und Zuverlässigkeit erfordern.
