Το καρβίδιο του πυριτίου (SiC) είναι ένα κεραμικό υλικό που καλλιεργείται συχνά ως ενιαίος κρύσταλλος για εφαρμογές ημιαγωγών. Λόγω των εγγενών ιδιοτήτων του υλικού και της ανάπτυξης μονοκρυστάλλου, είναι ένα από τα πιο ανθεκτικά υλικά ημιαγωγών στην αγορά. Αυτή η αντοχή εκτείνεται πολύ πέρα από την ηλεκτρική του λειτουργικότητα.
Φυσική Ανθεκτικότητα
Η φυσική ανθεκτικότητα του SiC φαίνεται καλύτερα με την εξέταση των μη ηλεκτρονικών εφαρμογών του: γυαλόχαρτο, μήτρες εξώθησης, αλεξίσφαιρες πλάκες γιλέκου, δίσκοι φρένων υψηλής απόδοσης και αναφλεκτήρες φλόγας. Το SiC θα χαράξει ένα αντικείμενο σε αντίθεση με το να γρατσουνιστεί το ίδιο. Όταν χρησιμοποιούνται σε δίσκους φρένων υψηλής απόδοσης, η αντοχή τους στη μακροχρόνια φθορά σε σκληρά περιβάλλοντα δοκιμάζεται. Για χρήση ως πλάκα αλεξίσφαιρου γιλέκου, το SiC πρέπει να έχει υψηλή φυσική αντοχή και αντοχή σε κρούση.
Χημική και ηλεκτρική αντοχή
Το SiC είναι γνωστό για τη χημική του αδράνεια. Δεν επηρεάζεται ακόμη και από τις πιο επιθετικές χημικές ουσίες, όπως αλκάλια και λιωμένα άλατα, ακόμη και όταν εκτίθεται σε θερμοκρασίες έως και 800 °C. Λόγω της αντοχής του στη χημική επίθεση, το SiC είναι μη διαβρωτικό και μπορεί να αντέξει σε σκληρά περιβάλλοντα, συμπεριλαμβανομένης της έκθεσης σε υγρό αέρα, αλμυρό νερό και μια ποικιλία χημικών ουσιών.
Ως αποτέλεσμα του υψηλού ενεργειακού διακένου του, το SiC είναι εξαιρετικά ανθεκτικό στις ηλεκτρομαγνητικές διαταραχές και στις καταστροφικές επιπτώσεις της ακτινοβολίας. Το SiC είναι επίσης πιο ανθεκτικό σε ζημιές σε υψηλότερα επίπεδα ισχύος από το Si.
Αντοχή σε θερμικό σοκ
Η αντίσταση του SiC στο θερμικό σοκ είναι ένα άλλο σημαντικό χαρακτηριστικό. Όταν ένα αντικείμενο εκτίθεται σε μια ακραία διαβάθμιση θερμοκρασίας, συμβαίνει θερμικό σοκ (δηλαδή, όταν διαφορετικά τμήματα ενός αντικειμένου βρίσκονται σε σημαντικά διαφορετικές θερμοκρασίες). Ως αποτέλεσμα αυτής της διαβάθμισης θερμοκρασίας, ο ρυθμός διαστολής ή συστολής θα ποικίλλει μεταξύ των διαφόρων τμημάτων. Το θερμικό σοκ μπορεί να προκαλέσει κατάγματα σε εύθραυστα υλικά, αλλά το SiC είναι πολύ ανθεκτικό σε αυτές τις επιδράσεις. Η αντίσταση σε θερμικό σοκ του SiC είναι αποτέλεσμα της υψηλής θερμικής αγωγιμότητάς του (350 W/m/K για έναν μόνο κρύσταλλο) και της χαμηλής θερμικής διαστολής σε σύγκριση με τη συντριπτική πλειονότητα των υλικών ημιαγωγών.
Τα ηλεκτρονικά SiC (π.χ. MOSFET και δίοδοι Schottky) χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές με επιθετικά περιβάλλοντα, όπως HEV και EV, λόγω της αντοχής τους. Είναι ένα εξαιρετικό υλικό για χρήση σε εφαρμογές ημιαγωγών που απαιτούν σκληρότητα και αξιοπιστία λόγω της φυσικής, χημικής και ηλεκτρικής ανθεκτικότητάς του.
