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SiC所具有的高導熱性、高強度、熱膨脹低、與爐渣難以反映等優(yōu)良特性被作為爐渣反應和高溫剝落嚴重部位耐火材料的主要原料使用。
隨著SiC加入量的增加其抗渣性能有一定的提高。SiC在高溫下的氧化是SiC質(zhì)耐火材料損毀室溫主要原因,根據(jù)熱力學計算,SiC在高溫下氧化氣氛下的不穩(wěn)定是十分顯著的,然后它卻可以在1600℃的氧化氣氛下長期使用,著很大程度上是由于形成SiO2保護膜的結(jié)果。
碳化硅(SiC),又稱金剛砂。1891年美國人艾契遜(Acheson)發(fā)明了碳化硅的工業(yè)制造方法。碳化硅是用天然硅石、碳、木屑、工業(yè)鹽作基本合成原料,在電阻爐中加熱反應合成。其中加入木屑是為了使塊狀混合物在高溫下形成多孔性,便于反應產(chǎn)生的大量氣體及揮發(fā)物從中排除,避免發(fā)生,因為合成IT碳化硅,將會生產(chǎn)約1.4t的(CO)。工業(yè)鹽(NaCl)的作用是便于除去料中存在的氧化鋁、氧化鐵等雜質(zhì)。
硅化可在普通大氣壓的碳管爐內(nèi)進行,硅化溫度必須大于2000℃。如果在66.65MPa的真空爐中進行,則硅化溫度可降到1500~1600℃。產(chǎn)生硅蒸氣所用的硅粉顆粒尺寸為0.991~4.699mm。在大氣壓力下硅化時,硅粉可裝在石墨坩堝里。在真空下硅化時,則應裝在氮化硼(BN)坩堝里,因為此時硅會滲入石墨中并作用形成碳化硅而使石墨坩堝,而氮化硼與硅不潤濕。硅化所需的時間依據(jù)硅化的溫度及在該溫度下的硅的揮發(fā)量的不同而變化。在硅化完成后,坩堝內(nèi)通常不應該再有硅殘留而都蒸發(fā)了。由于蒸發(fā)而附著在制品表面上的硅可用熱的處理除去。自結(jié)合碳化硅制品的強度為一般碳化硅制品的7~10倍,且能力提高了。
在光伏領域的應用
光伏逆變器對光伏發(fā)電作用非常重要,不僅具有直交流變換功能,還具有地發(fā)揮太陽電池性能的功能和系統(tǒng)故障保護功能。歸納起來有自動運行和停機功能、功率跟蹤控制功能、防單獨運行功能(并網(wǎng)系統(tǒng)用)、自動電壓調(diào)整功能(并網(wǎng)系統(tǒng)用)、直流檢測功能(并網(wǎng)系統(tǒng)用)、直流接地檢測功能(并網(wǎng)系統(tǒng)用)等。
國內(nèi)逆變器廠家對新技術和新器件的應用還是太少,以碳化硅為功率器件的逆變器,并且開始大批量應用,碳化硅內(nèi)阻很少,可以把效率做很高,開關頻率可以達到10K,也可以節(jié)省LC濾波器和母線電容。碳化硅材料在光伏逆變器應用上或有突破。
在半導體領域的應用
碳化硅一維納米材料由于自身的微觀形貌和晶體結(jié)構(gòu)使其具備更多獨特的優(yōu)異性能和更加廣泛的應用前景,被普遍認為有望成為第三代寬帶隙半導體材料的重要組成單元。
第三代半導體材料即寬禁帶半導體材料,又稱高溫半導體材料,主要包括碳化硅、氮化、氮化鋁、氧化鋅、金剛石等。這類材料具有寬的禁帶寬度(禁帶寬度大于2.2ev)、高的熱導率、高的擊穿電場、高的抗輻射能力、高的電子飽和速率等特點,適用于高溫、高頻、抗輻射及大功率器件的制作。第三代半導體材料憑借著其優(yōu)異的特性,未來應用前景十分廣闊。