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SiC所具有的高導(dǎo)熱性、高強(qiáng)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(yīng)和高溫剝落嚴(yán)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(xué)計(jì)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(hù)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(yīng)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(yīng)產(chǎn)生的大量氣體及揮發(fā)物從中排除,避免發(fā)生,因?yàn)楹铣蒊T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(jìn)行,硅化溫度必須大于2000℃。如果在66.65MPa的真空爐中進(jìn)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(shí),硅粉可裝在石墨坩堝里。在真空下硅化時(shí),則應(yīng)裝在氮化硼(BN)坩堝里,因?yàn)榇藭r(shí)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(shí)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(yīng)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(qiáng)度為一般碳化硅制品的7~10倍,且能力提高了。
在光伏領(lǐng)域的應(yīng)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(hù)功能。歸納起來有自動運(yùn)行和停機(jī)功能、功率跟蹤控制功能、防單獨(dú)運(yùn)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(shù)和新器件的應(yīng)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(yīng)用,碳化硅內(nèi)阻很少,可以把效率做很高,開關(guān)頻率可以達(dá)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(yīng)用上或有突破。
在半導(dǎo)體領(lǐng)域的應(yīng)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(dú)特的優(yōu)異性能和更加廣泛的應(yīng)用前景,被普遍認(rèn)為有望成為第三代寬帶隙半導(dǎo)體材料的重要組成單元。
第三代半導(dǎo)體材料即寬禁帶半導(dǎo)體材料,又稱高溫半導(dǎo)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(dǎo)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(diǎn),適用于高溫、高頻、抗輻射及大功率器件的制作。第三代半導(dǎo)體材料憑借著其優(yōu)異的特性,未來應(yīng)用前景十分廣闊。