Węglik krzemu (SiC) to materiał ceramiczny, który jest często hodowany jako pojedynczy kryształ do zastosowań w półprzewodnikach. Ze względu na swoje naturalne właściwości materiałowe i wzrost monokryształów jest to jeden z najtrwalszych materiałów półprzewodnikowych na rynku. Ta trwałość wykracza daleko poza funkcjonalność elektryczną.
Trwałość fizyczna
Fizyczną trwałość SiC najlepiej ilustruje badanie jego zastosowań nieelektronicznych: papier ścierny, matryce do wytłaczania, kamizelki kuloodporne, wysokowydajne tarcze hamulcowe i zapalniki płomienia. SiC zarysuje przedmiot, a nie samo zarysowanie. W wysokowydajnych tarczach hamulcowych sprawdzana jest ich odporność na długotrwałe zużycie w trudnych warunkach. Aby mógł być używany jako kamizelka kuloodporna, SiC musi posiadać zarówno wysoką wytrzymałość fizyczną, jak i udarność.
Trwałość chemiczna i elektryczna
SiC jest znany ze swojej obojętności chemicznej; jest odporny nawet na najbardziej agresywne chemikalia, takie jak zasady i stopione sole, nawet w przypadku wystawienia na działanie temperatur sięgających 800°C. Ze względu na swoją odporność na działanie środków chemicznych, SiC nie powoduje korozji i może wytrzymać trudne warunki, w tym kontakt z wilgotnym powietrzem, słoną wodą i różnymi chemikaliami.
Ze względu na wysokie pasmo wzbronione, SiC jest wysoce odporny na zakłócenia elektromagnetyczne i niszczące działanie promieniowania. SiC jest również bardziej odporny na uszkodzenia przy wyższych poziomach mocy niż Si.
Odporność na szok termiczny
Odporność SiC na szok termiczny to kolejna ważna cecha. Kiedy obiekt jest wystawiony na ekstremalny gradient temperatury, następuje szok termiczny (tj. Gdy różne sekcje obiektu mają znacząco różne temperatury). W wyniku tego gradientu temperatury szybkość rozszerzania się lub kurczenia będzie różna w różnych sekcjach. Szok termiczny może powodować pęknięcia w kruchych materiałach, ale SiC jest wysoce odporny na te skutki. Odporność SiC na szok termiczny wynika z jego wysokiej przewodności cieplnej (350 W/m/K dla monokryształu) oraz niskiej rozszerzalności cieplnej w porównaniu ze zdecydowaną większością materiałów półprzewodnikowych.
Elektronika SiC (np. tranzystory MOSFET i diody Schottky'ego) jest używana w aplikacjach o agresywnym środowisku, takich jak pojazdy HEV i EV, ze względu na ich trwałość. Jest to doskonały materiał do stosowania w zastosowaniach półprzewodnikowych wymagających wytrzymałości i niezawodności ze względu na swoją odporność fizyczną, chemiczną i elektryczną.
