Siliciumcarbide (SiC) is een keramisch materiaal dat vaak wordt gekweekt als een enkel kristal voor halfgeleidertoepassingen. Vanwege zijn inherente materiaaleigenschappen en monokristallijne groei is het een van de meest duurzame halfgeleidermaterialen op de markt. Deze duurzaamheid gaat veel verder dan de elektrische functionaliteit.
Fysieke duurzaamheid
De fysieke duurzaamheid van SiC wordt het best geïllustreerd door de niet-elektronische toepassingen ervan te onderzoeken: schuurpapier, extrusiematrijzen, kogelvrije vestplaten, hoogwaardige remschijven en vlamontstekers. SiC bekrast een object in plaats van zelf bekrast te worden. Bij gebruik in hoogwaardige remschijven wordt hun weerstand tegen langdurige slijtage in ruwe omgevingen op de proef gesteld. Voor gebruik als kogelwerende vestplaat moet SiC zowel een hoge fysieke als slagvastheid hebben.
Chemische en elektrische duurzaamheid
SiC staat bekend om zijn chemische inertie; het wordt niet aangetast door zelfs de meest agressieve chemicaliën, zoals basen en gesmolten zouten, zelfs niet bij blootstelling aan temperaturen tot 800 °C. Vanwege de weerstand tegen chemische aantasting is SiC niet-corrosief en bestand tegen ruwe omgevingen, waaronder blootstelling aan vochtige lucht, zout water en een verscheidenheid aan chemicaliën.
Als gevolg van zijn hoge energiebandgap is SiC zeer goed bestand tegen elektromagnetische storingen en de destructieve effecten van straling. SiC is ook beter bestand tegen schade bij hogere vermogens dan Si.
Weerstand tegen thermische schokken
De weerstand van SiC tegen thermische schokken is een ander belangrijk kenmerk. Wanneer een object wordt blootgesteld aan een extreme temperatuurgradiënt, treedt een thermische schok op (d.w.z. wanneer verschillende delen van een object een aanzienlijk verschillende temperatuur hebben). Als gevolg van deze temperatuurgradiënt zal de uitzettings- of samentrekkingssnelheid tussen de verschillende secties variëren. Thermische schokken kunnen breuken veroorzaken in brosse materialen, maar SiC is zeer goed bestand tegen deze effecten. De thermische schokbestendigheid van SiC is het resultaat van zijn hoge thermische geleidbaarheid (350 W/m/K voor een enkel kristal) en lage thermische uitzetting in vergelijking met de overgrote meerderheid van halfgeleidermaterialen.
SiC-elektronica (bijv. MOSFET's en Schottky-diodes) wordt vanwege hun duurzaamheid gebruikt in toepassingen met agressieve omgevingen, zoals HEV's en EV's. Het is een uitstekend materiaal voor gebruik in halfgeleidertoepassingen die taaiheid en betrouwbaarheid vereisen vanwege zijn fysieke, chemische en elektrische veerkracht.
