Cacbua silic (SiC) là vật liệu gốm thường được phát triển dưới dạng đơn tinh thể cho các ứng dụng bán dẫn. Do các đặc tính vật liệu vốn có và sự phát triển đơn tinh thể, nó là một trong những vật liệu bán dẫn bền nhất trên thị trường. Độ bền này vượt xa chức năng điện của nó.
Độ bền vật lý
Độ bền vật lý của SiC được minh họa rõ nhất bằng cách kiểm tra các ứng dụng phi điện tử của nó: giấy nhám, khuôn ép đùn, tấm áo chống đạn, đĩa phanh hiệu suất cao và thiết bị đánh lửa. SiC sẽ làm trầy xước một vật thể thay vì tự làm trầy xước. Khi được sử dụng trong các đĩa phanh hiệu suất cao, khả năng chống mài mòn lâu dài trong môi trường khắc nghiệt của chúng sẽ được đưa vào thử nghiệm. Để sử dụng làm tấm áo chống đạn, SiC phải có cả độ bền vật lý và độ va đập cao.
Độ bền hóa học và điện
SiC nổi tiếng về tính trơ hóa học; nó không bị ảnh hưởng bởi ngay cả những hóa chất mạnh nhất, chẳng hạn như kiềm và muối nóng chảy, ngay cả khi tiếp xúc với nhiệt độ cao tới 800 °C. Do khả năng chống lại sự tấn công của hóa chất, SiC không bị ăn mòn và có thể chịu được các môi trường khắc nghiệt bao gồm tiếp xúc với không khí ẩm, nước muối và nhiều loại hóa chất.
Nhờ có vùng cấm năng lượng cao, SiC có khả năng chống nhiễu điện từ cao và tác động phá hủy của bức xạ. SiC cũng có khả năng chống lại thiệt hại ở mức năng lượng cao hơn Si.
Nhiệt kháng sốc
Khả năng chống sốc nhiệt của SiC là một đặc tính quan trọng khác. Khi một vật thể tiếp xúc với chênh lệch nhiệt độ cực cao, hiện tượng sốc nhiệt xảy ra (nghĩa là khi các phần khác nhau của vật thể có nhiệt độ khác nhau đáng kể). Do chênh lệch nhiệt độ này, tốc độ giãn nở hoặc co lại sẽ khác nhau giữa các phần khác nhau. Sốc nhiệt có thể gây ra vết nứt trong vật liệu giòn, nhưng SiC có khả năng chống lại những tác động này cao. Khả năng chống sốc nhiệt của SiC là kết quả của tính dẫn nhiệt cao (350 W/m/K đối với một tinh thể) và độ giãn nở nhiệt thấp so với phần lớn các vật liệu bán dẫn.
Các thiết bị điện tử SiC (ví dụ: MOSFET và điốt Schottky) được sử dụng trong các ứng dụng có môi trường khắc nghiệt, chẳng hạn như HEV và EV, vì độ bền của chúng. Nó là một vật liệu tuyệt vời để sử dụng trong các ứng dụng bán dẫn đòi hỏi độ bền và độ tin cậy do khả năng phục hồi vật lý, hóa học và điện của nó.
