Kiselkarbid (SiC) är ett keramiskt material som ofta odlas som en enkristall för halvledarapplikationer. På grund av dess inneboende materialegenskaper och enkristalltillväxt är det ett av de mest hållbara halvledarmaterialen på marknaden. Denna hållbarhet sträcker sig långt utöver dess elektriska funktionalitet.
Fysisk hållbarhet
SiC:s fysiska hållbarhet illustreras bäst genom att undersöka dess icke-elektroniska applikationer: sandpapper, extruderingsformar, skottsäkra västplattor, högpresterande bromsskivor och flamtändare. SiC kommer att repa ett föremål i motsats till att bli repat själv. När de används i högpresterande bromsskivor sätts deras motståndskraft mot långvarigt slitage i tuffa miljöer på prov. För användning som skottsäker västplatta måste SiC ha både hög fysisk och slaghållfasthet.
Kemisk och elektrisk hållbarhet
SiC är känt för sin kemiska tröghet; den är opåverkad av även de mest aggressiva kemikalier, såsom alkalier och smälta salter, även när den utsätts för temperaturer så höga som 800 °C. På grund av sin motståndskraft mot kemiska angrepp är SiC icke-frätande och tål tuffa miljöer inklusive exponering för fuktig luft, saltvatten och en mängd olika kemikalier.
Som ett resultat av sitt höga energibandgap är SiC mycket motståndskraftigt mot elektromagnetiska störningar och de destruktiva effekterna av strålning. SiC är också mer motståndskraftig mot skador vid högre effektnivåer än Si.
Termisk stöttålighet
SiC:s motståndskraft mot termisk chock är en annan viktig egenskap. När ett föremål utsätts för en extrem temperaturgradient uppstår termisk chock (dvs när olika sektioner av ett föremål har signifikant olika temperaturer). Som ett resultat av denna temperaturgradient kommer expansions- eller kontraktionshastigheten att variera mellan de olika sektionerna. Termisk chock kan orsaka sprickor i spröda material, men SiC är mycket resistent mot dessa effekter. Termisk chockbeständighet hos SiC är ett resultat av dess höga värmeledningsförmåga (350 W/m/K för en enkristall) och låga termiska expansion i jämförelse med de allra flesta halvledarmaterial.
SiC-elektronik (t.ex. MOSFETs och Schottky-dioder) används i applikationer med aggressiva miljöer, såsom HEVs och EVs, på grund av deras hållbarhet. Det är ett utmärkt material för användning i halvledarapplikationer som kräver seghet och pålitlighet på grund av dess fysiska, kemiska och elektriska motståndskraft.
