Il carburo di silicio (SiC) è un materiale ceramico che viene spesso coltivato come un singolo cristallo per applicazioni di semiconduttori. Grazie alle sue proprietà intrinseche del materiale e alla crescita del singolo cristallo, è uno dei materiali semiconduttori più durevoli sul mercato. Questa durata si estende ben oltre la sua funzionalità elettrica.
Durata fisica
La durabilità fisica del SiC è meglio illustrata esaminando le sue applicazioni non elettroniche: carta vetrata, matrici di estrusione, piastre di giubbotto antiproiettile, dischi freno ad alte prestazioni e accendifiamma. SiC graffierà un oggetto invece di essere graffiato esso stesso. Quando vengono utilizzati in dischi freno ad alte prestazioni, la loro resistenza all'usura a lungo termine in ambienti difficili viene messa alla prova. Per essere utilizzato come giubbotto antiproiettile, il SiC deve possedere un'elevata resistenza fisica e agli urti.
Durabilità chimica ed elettrica
Il SiC è noto per la sua inerzia chimica; non è influenzato nemmeno dai prodotti chimici più aggressivi, come alcali e sali fusi, anche se esposto a temperature fino a 800 °C. Grazie alla sua resistenza agli attacchi chimici, il SiC non è corrosivo e può resistere ad ambienti difficili, inclusa l'esposizione ad aria umida, acqua salata e una varietà di sostanze chimiche.
Come risultato della sua banda proibita ad alta energia, il SiC è altamente resistente ai disturbi elettromagnetici e agli effetti distruttivi delle radiazioni. SiC è anche più resistente ai danni a livelli di potenza più elevati rispetto a Si.
Resistenza agli shock termici
La resistenza del SiC allo shock termico è un'altra importante caratteristica. Quando un oggetto è esposto a un gradiente di temperatura estremo, si verifica uno shock termico (ovvero, quando diverse sezioni di un oggetto si trovano a temperature significativamente diverse). Come risultato di questo gradiente di temperatura, la velocità di espansione o contrazione varierà tra le varie sezioni. Lo shock termico può causare fratture in materiali fragili, ma il SiC è altamente resistente a questi effetti. La resistenza agli shock termici del SiC è il risultato della sua elevata conduttività termica (350 W/m/K per un singolo cristallo) e della bassa espansione termica rispetto alla stragrande maggioranza dei materiali semiconduttori.
L'elettronica SiC (ad es. MOSFET e diodi Schottky) viene utilizzata in applicazioni con ambienti aggressivi, come HEV ed EV, a causa della loro durata. È un materiale eccellente per l'uso in applicazioni di semiconduttori che richiedono tenacità e affidabilità grazie alla sua resilienza fisica, chimica ed elettrica.
