炭化ケイ素 (SiC) は、半導体アプリケーション用の単結晶として頻繁に成長するセラミック材料です。その固有の材料特性と単結晶成長により、市場で最も耐久性のある半導体材料の 1 つです。この耐久性は、電気的機能をはるかに超えています。

物理的耐久性

SiC の物理的耐久性は、サンドペーパー、押出ダイ、防弾ベスト プレート、高性能ブレーキ ディスク、および火炎点火器などの非電子用途を調べることによって最もよく説明されます。 SiC は、それ自体が引っかかれるのではなく、オブジェクトを引っ掻きます。高性能ブレーキ ディスクに使用する場合、過酷な環境での長期間の摩耗に対する耐性が試されます。防弾チョッキとして使用するためには、SiC は高い物理的強度と衝撃強度の両方を備えている必要があります。

化学的および電気的耐久性

SiC は化学的に不活性であることで知られています。 800 °C の高温にさらされても、アルカリや溶融塩などの最も攻撃的な化学物質の影響を受けません。化学的攻撃に対する耐性があるため、SiC は非腐食性であり、湿気のある空気、塩水、およびさまざまな化学物質への暴露などの過酷な環境に耐えることができます。

その高いエネルギー バンドギャップの結果として、SiC は電磁妨害や放射線の破壊的な影響に対して非常に耐性があります。また、SiC は、Si よりも高いレベルの電力での損傷に対してより耐性があります。

耐熱衝撃性

SiC の熱衝撃に対する耐性は、もう 1 つの重要な特性です。オブジェクトが極端な温度勾配にさらされると、熱衝撃が発生します (つまり、オブジェクトのさまざまなセクションが大幅に異なる温度にある場合)。この温度勾配の結果として、膨張率または収縮率は、さまざまなセクション間で異なります。熱衝撃は脆い材料の破壊を引き起こす可能性がありますが、SiC はこれらの影響に対して非常に耐性があります。 SiC の耐熱衝撃性は、大多数の半導体材料と比較して、その高い熱伝導率 (単結晶で 350 W/m/K) と低い熱膨張の結果です。

SiC エレクトロニクス (MOSFET やショットキー ダイオードなど) は、その耐久性から、HEV や EV などの過酷な環境のアプリケーションで使用されます。これは、物理的、化学的、および電気的な回復力があるため、強靭さと信頼性を必要とする半導体用途で使用するための優れた材料です。