浮思特| 碳化硅 (SiC) 的历史和应用

碳化硅（SiC），亦称金刚砂，是由硅和碳构成的唯一合成物。虽然在自然界中以碳硅石矿物的形式存在，但相对罕见。自1893年起，粉状碳化硅便开始大规模生产，主要用作研磨剂。碳化硅在研磨领域的应用超过一百年，主要用于磨轮和其他研磨应用。

借助现代技术，人们成功开发出高品质的工业级陶瓷材料，这些材料展现出卓越的机械性能，包括高硬度、高强度、低密度、高弹性模量、高抗热震性、出色的化学稳定性、高导热性和低热膨胀系数。这些高强度和耐用性的陶瓷广泛应用于多个领域，如汽车制动系统、离合器以及用于防弹背心的陶瓷板。

此外，碳化硅在高温和（或）高压环境下的半导体电子设备中也有所应用，例如火焰点火器、电阻加热元件以及恶劣环境下的电子元器件。

在汽车领域，碳化硅的主要应用之一是制造高性能的“陶瓷”制动盘。这些制动盘采用碳纤维增强碳化硅（C/SiC）复合材料，其中硅与复合材料中的石墨结合。这种技术应用于一些高性能轿车、超级跑车以及其他顶级汽车型号。

另一个汽车应用是将碳化硅用作油品添加剂。在这种情况下，SiC可以减少摩擦、散热以及谐波。

碳化硅的早期应用之一是LED。电致发光现象最早是在1907年通过使用碳化硅LED实现的。然而，随着氮化镓（GaN）LED的问世，其发光亮度比SiC LED高出数十倍甚至数百倍，因此SiC LED的生产几乎停止。尽管如此，SiC仍然作为GaN设备的基底广泛使用，同时还用作高功率LED的散热器。

SiC在电力电子中的应用包括肖特基二极管（SBD）、J型场效应晶体管（JFET）以及用于高功率开关应用的金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）。商用的1200V JFET和MOSFET已经面市，SiC肖特基二极管芯片也已被应用于电力电子模块。

碳化硅的优势在于，在相同阻断电压条件下，其掺杂密度几乎比硅基设备高出百倍，从而在低导通电阻下获得高阻断电压。然而，生产SiC基电子元件面临一些挑战，主要是消除缺陷，这些缺陷会导致器件的反向阻断性能较差。通过使用渗氮工艺，可以降低这些界面问题引起的缺陷。

碳化硅还用作工业应用中的研磨剂，以及在电子行业中，主要用作光导纤维两端在拼接之前的抛光膜。

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